DE69521625T2

DE69521625T2 - Lese-/schreibanordnung zum bogenförmigen abtasten mit kodierter signalübertragung durch einen rotationstransformator

Info

Publication number: DE69521625T2
Application number: DE69521625T
Authority: DE
Inventors: J. Crompton; T. Nelson
Original assignee: Seagate Removable Storage Solutions LLC
Current assignee: Certance LLC
Priority date: 1994-11-10
Filing date: 1995-11-09
Publication date: 2002-09-12
Anticipated expiration: 2015-11-10
Also published as: EP0791217B1; US6088183A; EP0791217A1; KR970707536A; KR100310375B1; JPH11511886A; WO1996015531A1; DE69521625D1

Description

US-Patent 5 585 978 auf Erfinder John M. Rottenburg, et al. mit dem Titel "ARCUATE SCAN HEAD ASSEMBLY UTILIZING AFT TILT POSITIONER".
US-Patent 5 523 539 auf die Erfinder John Hoogerwerf, Robert Heinze und John M. Rottenburg mit dem Titel "PROCESS FOR MANUFACTURING RECORDING HEADS FOR MAGNETIC STORAGE DEVICES".
US-Patent 5 455 729 auf die Erfinder Gary T. Nelson und Robert R. Heinze mit dem Titel "MULTICHANNEL ROTATING TRANSFORMER".
Diese Anmeldungen wurden auf den Erwerber der vorliegenden Erfindung übertragen und werden hier speziell durch diese Bezugnahme mit aufgenommen.

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung bezieht sich auf die Datenspeicherung auf magnetischen Medien, insbesondere auf die Datenspeicherung auf Magnetband unter Verwendung einer rotierenden Kopftrommel, sowie auf die Verbesserung der Betriebsleistung derartiger Speichergeräte durch Verbessern der Art und Weise, wie Informationen auf dem Band gespeichert werden.

Hintergrund der Erfindung

Datenspeicher-Bandlaufwerke werden in weitem Umfang in Datenverarbeitungssystemen entweder als primäres Datenspeichergerät oder häufiger als Datensicherungs-Datenspeichergerät für das Festplattenlaufwerk des Systems verwendet. Übliche Bandlaufwerke sind so konstruiert, daß sie Daten zu und von einem Längenabschnitt eines magnetisch codierten Bandes übertragen, das typischerweise eine Breite von einem Viertelzoll aufweist und das zwischen einer Vorratsspule und einer Aufwickelspule transportiert wird. Obwohl verschiedene Bandlaufwerk-Konstruktionen zur Aufzeichnung und Wiedergabe eines Datenbandes vorhanden sind, sind die Laufwerk-Technologien, die bisher die weiteste Verbreitung gefunden haben, Bandlaufwerke mit stationären Köpfen zur Längsaufzeichnung und Bandlaufwerke mit rotierenden Köpfen zur geradlinig quer verlaufenden oder zur "Schräg"-Aufzeichnung.
Bei der Längsaufzeichnung schließt ein Bandlaufwerk eine Anzahl von benachbarten stationären Köpfen ein, die über die Breite eines Datenbandes liegen. Bei der Schrägaufzeichnung sind ein oder mehrere Köpfe um die Umfangsoberfläche einer rotierenden zylindrischen Trommel herum angeordnet. Ein sich vorwärts bewegendes Datenband trifft auf die rotierende Trommel derart auf, daß die Längsrichtung des Bandes gegenüber der Ebene unter einem Winkel angeordnet ist, in der sich ein Aufzeichnungskopf auf der Trommel dreht. Als solches ergibt die einen rotierenden Kopf verwendende Schrägaufzeichnung eine relativ große Flächendichte.
Derzeit gibt es in der Bandlaufwerk-Industrie genauso wie in anderen Datenspeichertechnologiebereichen eine Entwicklung in Richtung auf abnehmende Laufwerkabmessungen, während gleichzeitig die Datenspeicherkapazität vergrößert wird. Vorhandene Längs- und Schrägaufzeichnungstechnologien haben sich zur Erfüllung dieser Anforderungen als unzulänglich erwiesen.
Eine Alternative zum Längs- und Schrägaufzeichnungsschema ist ein Aufzeichnungsschema, das eine "bogenförmige Abtastung" des Bandes beinhaltet. Bei Laufwerken mit bogenförmiger Abtastung ist eine rotierende Trommel mit einer Vielzahl von darauf befestigten Köpfen senkrecht zu dem Band angeordnet und wird derart gedreht, daß jeder Kopf eine bogenförmige Bahn über das Band ausführt, während das Band um die Kopftrommel herum läuft. Die Aufzeichnung mit bogenförmiger Abtastung ist seit einiger Zeit bekannt, wurde jedoch aufgrund des Fehlens effektiver Servo-Schemas zur genauen Aufrechterhaltung einer Ausrichtung der Köpfe mit den bogenförmigen Datenspuren vernachlässigt.
Die internationale Veröffentlichung WO 9326005 von J. Lemke (im folgenden "die Lemke-Anmeldung") offenbart ein relativ kompaktes Bandlaufwerk mit bogenförmiger Abtastung zur Aufzeichnung und Wiedergabe von bis zu ungefähr 10 Gigabits auf einem üblichen Minikassetten-Band, eine Speicherkapazität, die höher ist, als die, die bisher sowohl mit der Längs- als auch der Schrägaufzeichnung erzielt wurde. Die Fig. 1-2 der vorliegenden Erfindung sind Wiedergaben der Fig. 1-2 der Lemke- Anmeldung und stellen eine perspektivische Ansicht des Laufwerks mit bogenförmiger Abtastung sowie eine Draufsicht auf die Kopftrommel-/Bandgrenzfläche dar. Die Lemke-Anmeldung offenbart ein Bandlaufwerk, das eine Vielzahl von Köpfen einschließt, die auf der vorderen kreisförmigen Stirnfläche einer rotierenden Trommel angeordnet sind, wobei die Drehachse der rotierenden Trommel senkrecht zur Längsachse des sich vorwärtsbewegenden Bandes steht und diese schneidet. Die Kopftrommel 30 dreht sich um die Achse 38, um Köpfe 35 auf bogenförmigen Bahnen gemäß Fig. 3 entlang des Bandes 21 vorbeizubewegen, während das Band 21 an der Kopftrommel 30 vorbeiläuft. Wenn sich das Band von rechts nach links vorwärtsbewegt, und die Trommel sich im Gegenuhrzeigersinn dreht, verfolgen die Köpfe bogenförmige Datenspuren 40, die im wesentlichen quer zur Längsachse des Bandes 21 verlaufen. Wie dies weiterhin in Fig. 3 gezeigt ist, sind die bogenförmigen Bahnen 40 nicht vollständig halbkreisförmig, weil die Bewegung des Bandes eine Steigungsänderung der bogenförmigen Bahn hervorruft, während der Kopf das Band von der Unterseite zur Oberseite gemäß Fig. 3 überquert.
Die Lemke-Anmeldung beschreibt eine Trommel mit einer Vielzahl von Köpfen, die ein sequenzielles Dreikopf-Datenübertragungs- und Positionierschema verwendet. Bei der Lemke-Anordnung sind die Köpfe in Dreiergruppen angeordnet, wobei der erste Kopf ein Lesekopf, der zweite ein Schreibkopf und der dritte ein Servokopf ist, die jeweils aufeinanderfolgend über eine vorgegebene Spur laufen. Es dürfte ohne weiteres verständlich sein, daß vielfältige Kopfschemas zur Verwendung mit Laufwerken mit bogenförmiger Abtastung geeignet sind.
Ein wesentlicher Gesichtspunkt in einem Laufwerk mit bogenförmiger Abtastung und tatsächlich bei jedem Informationsaufzeichnungssystem, bei dem ein rotierender Kopftrommel-Abschnitt in elektrischer Übertragungsverbindung mit einem stationären Datenkanal und Steuergerät stehen muß, besteht in der Kommutation der Datensignale von dem stationären Abschnitt zu dem rotierenden Abschnitt. Dies bedingt allgemein die Verwendung eines rotierenden Transformators oder eines Schleifringes. Bei jeder Alternative ergeben sich Beschränkungen hinsichtlich des Umfanges eines Signals, das erfolgreich von dem stationären Abschnitt zum rotierenden Abschnitt kommutiert wird. Bei der Lemke-Anmeldung ist der rotierende Abschnitt im wesentlichen passiv, was bedeutet, daß die von dem stationären Abschnitt der Aufzeichnungsanordnung übertragenen Daten eine ausreichende Stärke aufweisen müssen, um von den Köpfen auf das Band weitergeleitet zu werden.
Datenspeichergeräte schließen allgemein Codiereinrichtungen zum Codieren des "rohen" Datensignals vor der Aufzeichnung auf dem magnetischen Speichermedium ein. Allgemein sind Rohdatensignale für die Aufzeichnung durch den Aufzeichnungskanal ungeeignet, weil sich keine Begrenzung hinsichtlich der Gleichspannungskomponente in dem Datenstrom ergibt. Bei einem rotierenden Transformator neigt, wenn derartige Signale über den Transformator übertragen werden, die Transformatorspannung mit der Zeit dazu, sich zum Bereich der größten Spannung hin auszugleichen, entweder mehr positiv oder mehr negativ.
Wenn codierte Daten über einen rotierenden Transformator übertragen werden und derartige Signale direkt einem Aufzeichnungskopf zugeführt werden, muß das Codierschema sicherstellen, daß die codierten Daten frei von Gleichspannungskomponenten sind oder einen "gleichspannungsfreien Code" darstellen. Wenn derartige gleichspannungsfreie Codes zur Codierung von Daten verwendet werden, die von der Primärwicklung zur Sekundärwicklung eines rotierenden Transformators gelangen müssen, so verringert die bei derartigen Codes von Natur aus vorliegende geringe Wirksamkeit die Gesamtspeicherkapazität des Gerätes.
Eine Alternative zum kommutativen Koppeln von Datensignalen über einen rotierenden Transformator zu Aufzeichnungsköpfen ist in dem US-Patent 5 191 489 gezeigt. Wie dies dort gezeigt ist, wird die Daten- und Steuerinformation über einen rotierenden Transformator bzw. ein "Übertragungssystem" an den Vorverstärker auf der rotierenden Seite einer mit Schrägaufzeichnung arbeitenden Aufzeichnungsanordnung übertragen. Die Vorverstärker steuern dann die Aufzeichnungsköpfe direkt an, während beide benachbart zu dem Speichermedium rotieren. Das offenbarte System zeigt Datensignale, die über einen rotierenden Vierkanal-Transformator übertragen werden, wobei vier getrennte Sätze von Daten an vier Verstärker übertragen werden, die vier Aufzeichnungsköpfe ansteuern. Ein "Übertragungssystem", das von dem rotierenden Transformator getrennt ist und bezüglich des Standes der Technik als ein Schleifring bezeichnet ist, überträgt Steuersignale an die vier Verstärker, die sich auf dem rotierenden Abschnitt des Systems befinden. Ein Codierer auf dem stationären Abschnitt der Lese-/Schreibbaugruppe codiert Verstärkungssteuersignal-Daten, ein Taktsignal und ein Digital-/Analog-Freigabesignal zu einem einzigen synchronen Strom von Steuersignalen zur Übertragung über das "Übertragungssystem". Ein Decodierer auf dem rotierenden Abschnitt trennt die Steuerdaten ab und liefert die decodierte Steuerinformation an einen Digital-/Analog-Wandler, der die Vorverstärker steuert.
Obwohl dies Schema insoweit vorteilhaft ist, als es die Größe des "Übertragungssystems" verringert, das erforderlich ist, um die Vorverstärker- Steuerdaten zu übertragen, sind zwei getrennte Elemente - ein Übertragungssystem und ein getrennter rotierender Vierkanal-Transformator - erforderlich, um die Datensignale an den rotierenden Abschnitt zur Informationsaufzeichnung auf das Datenspeichermedium zu übertragen.
Eine alternative Konfiguration zur Steuerung der Vorverstärkerschaltungen auf einem rotierenden Abschnitt einer Aufzeichnungsvorrichtung ist in dem US-Patent 4 851 935 gezeigt, bei dem Videodatensignale zu einem rotierenden Kopf in einem Schema übertragen werden, das drei rotierende Transformatoren verwendet. Einer der Transformatoren überträgt die aufzuzeichnenden Daten, ein weiterer überträgt die Schaltinformation, und der dritte überträgt die Leistung an einen getrennten Löschkopf, der lediglich während der Schreibbetriebsart verwendet wird. Ein Umschalten zwischen den mehrfachen darin beschriebenen Köpfen in verschiedenen Ausführungsbeispielen wird durch ein Halleffekt-Element oder eine magnetische Spindel erreicht, die ein alternierendes Signal an einen Phaseninverter erzeugt, der die aufzuzeichnenden Daten zwischen den Köpfen ausschließlich auf der Grundlage der Drehposition der rotierenden Trommel umschaltet.
Die JP-A-3 276 401 offenbart ein Signalübertragungsverfahren für einen rotierenden Transformator, das im Oberbegriff des Anspruchs 1 wiedergegeben ist.
Die JP-A-59 146 407 offenbart ein magnetisches Aufzeichnungs- und Wiedergabegerät, die US-A-5 293 277 offenbart eine Digitalsignal-Magnetaufzeichnungsvorrichtung mit einer Zeitmultiplex-Signalübertragung zu einem rotierenden Zylinder, und die JP-A-62 001 102 offenbart ein Magnetaufzeichnungs- und Wiedergabegerät.
Bei diesem Stand der Technik werden die Aufzeichnungs- und Wiedergabe- Steuersignale zu dem rotierenden Abschnitt über einen getrennten Kanal des rotierenden Transformators gekoppelt.

Zusammenfassung der Erfindung

Die Erfindung umfaßt eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Aufzeichnung von Informationen auf einem Speichermedium in einem Datenspeichergerät, die einen stationären Abschnitt und eine rotierende Kopfbaugruppe aufweist. Bei einem Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung wird eine Datenspeichervorrichtung mit bogenförmiger Abtastung geschaffen, die folgendes umfaßt:
einen rotierenden Transformator, der einen auf einem rotierenden Abschnitt angeordneten Rotor und einen Stator auf einem stationären Abschnitt aufweist, wobei der rotierende Transformator zumindest einen ersten und einen zweiten Kanal einschließt,
eine Vielzahl von Lese-/Schreibköpfen auf dem rotierenden Abschnitt,
ein Aufzeichnungsmedium, das benachbart zu den Köpfen angeordnet ist,
eine Formatierungseinrichtung, eine Leistungsversorgung und einen Datenkanal auf dem stationären Abschnitt,
dadurch gekennzeichnet, daß:
die Formatierungseinrichtung mit zumindest einem ersten Kanal gekoppelt ist, um ein codiertes zusammengesetztes Steuer- und Datensignal über den ersten Kanal an den rotierenden Abschnitt zu liefern,
einen Seriell-/Parallel-Umsetzer auf dem rotierenden Abschnitt angeordnet ist, der mit dem ersten Kanal gekoppelt ist und das zusammengesetzte Signal empfängt,
zumindest ein Verstärker auf dem rotierenden Abschnitt zum Empfang eines Ausgangssignals des Seriell-/Parallel-Umsetzers angekoppelt ist und zur Lieferung eines Ausganges an die Vielzahl von Lese-/Schreibköpfen und zum Empfang eines Eingangssignals von diesen gekoppelt ist,
wobei die Leistungsversorgung mit einem Kanal des rotierenden Transformators gekoppelt ist, um Leistung an den rotierenden Abschnitt zu liefern, wobei der Seriell-/Parallel-Umsetzer Aufzeichnungs- und Verstärkersteuerinformationen aus dem zusammengesetzten Signal ableitet, um eine Schreibbetriebsart für den zumindest einen Verstärker freizugeben, wobei die Schreibbetriebsart die Daten an die Köpfe liefert, und
wobei eine Lesebetriebsart für den zumindest einen Verstärker durch Abschalten der Leistungsversorgung freigegeben wird, wobei die Lesebetriebsart aufgezeichnete Daten von dem Aufzeichnungsmedium detektiert und die aufgezeichneten Daten an den stationären Abschnitt über den zweiten Kanal liefert.
Gemäß einem weiteren Gesichtspunkt wird ein Verfahren zur Übertragung von Daten über einen rotierenden Transformator in einer Datenspeicherbaugruppe mit rotierender Abtastung geschaffen, wobei das Verfahren folgendes umfaßt:
Bereitstellen eines rotierenden Transformators, der einen Rotor auf einem rotierenden Abschnitt und einen Stator auf einem stationären Abschnitt umfaßt, wobei der rotierende Transformator zumindest einen ersten und einen zweiten Kanal umfaßt,
Bereitstellen einer Vielzahl von Lese-/Schreibköpfen auf dem rotierenden Abschnitt, und
Bereitstellen einer Formatierungseinrichtung, einer Leistungsversorgung und eines Datenkanals auf dem stationären Abschnitt, gekennzeichnet durch:
Koppeln der Formatierungseinrichtung mit einem ersten Kanal des rotierenden Transformators und mit dem Datenkanal,
Bereitstellen eines Seriell-/Parallel-Umsetzers auf dem rotierenden Abschnitt, der mit einem ersten Kanal des rotierenden Transformators gekoppelt ist,
Bereitstellen von zumindest einem Verstärker auf dem rotierenden Abschnitt, der zum Empfang eines Ausgangssignals des Seriell-/Parallel-Umsetzers gekoppelt ist und zur Lieferung eines Ausganges an die Vielzahl von Lese-/Schreibköpfen und zum Empfang eines Eingangssignals von diesen gekoppelt ist, Koppeln der Leistungsversorgung mit einem Kanal des rotierenden Transformators zur Lieferung von Leistung an dem rotierenden Abschnitt,
Bereitstellen einer Schnittstelle, die mit der Formatierungseinrichtung und einem Hauptcomputer gekoppelt ist,
Übertragen von Daten zu der Schnittstelle und Empfang von Daten von dieser, die ein zusammengesetztes Steuer- und Datensignal über den ersten Kanal zu dem Seriell-/Parallel-Umsetzer überträgt, der Aufzeichnungs- und Verstärkersteuerinformationen aus dem zusammengesetzten Signal ableitet, um eine Schreibbetriebsart des zumindest einen Verstärkers freizugeben, wobei die Schreibbetriebsart die Daten an die Köpfe zur Aufzeichnung der Daten auf dem Aufzeichnungsmedium liefert, und Übertragung eines Steuersignals zur Freigabe einer Lesebetriebsart für den zumindest einen Verstärker durch Abschalten der Leistungsversorgung, wobei die Lesebetriebsart aufgezeichnete Daten von einem Aufzeichnungsmedium detektiert und die aufgezeichneten Daten an den stationären Abschnitt über den zweiten Kanal liefert.
Die Erfindung ergibt mehrere Vorteile bei der Verbesserung der Speicherkapazität von Bandspeichergeräten, während die mechanische Größe derartiger Geräte verringert wird.
Das Signal-/Störverhältnis der aufgezeichneten Daten auf einem Bandspeichermedium mit einem Laufwerk mit bogenförmiger Aufzeichnung wird ebenfalls verbessert.
Die Lese-/Schreibköpfe in einem mit bogenförmiger Abtastung arbeitenden Bandlaufwerks sind direkt mit den Ansteuerverstärkern gekoppelt, so daß Daten auf dem Bandmedium ohne die Verwendung eines gleichspannungsfreien Codierschemas aufgezeichnet werden können, wodurch die Dichte der Bandlaufwerke vergrößert wird.
Die Herstellbarkeit von Bandlaufwerken wird dadurch verbessert, daß die Empfindlichkeit des Herstellungsvorganges gegenüber zu großen Toleranzen der mechanischen Bauteile, wie z. B. von Transformatoren und Motoren, verringert wird.
Zusätzlich wird die Datenrate der Daten von einem Hauptsystem zum Speichermedium verbessert.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Die Erfindung wird bezüglich spezieller Ausführungsformen hiervon beschrieben. Weitere Ziele, Merkmale und Vorteile werden unter Bezugnahme auf die Beschreibung und die Zeichnungen ersichtlich, in denen:
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer mit bogenförmiger Abtastung arbeitenden Bandbaugruppe ist, wie sie in der Lemke-Anmeldung offenbart ist,
Fig. 2 eine Draufsicht auf eine mit bogenförmiger Abtastung arbeitende Kopfbaugruppe ist, die mit einem Bandspeichermedium zusammenwirkt,
Fig. 3 eine Draufsicht auf die magnetische Seite eines Bandes ist, die die Positionierung der bogenförmigen Datenspuren auf diesem zeigt,
Fig. 4 ein Blockschaltbild der Daten-Lese- und Schreibschaltungen gemäß der vorliegenden Erfindung ist,
Fig. 5A eine Darstellung der aufeinanderfolgenden Köpfe auf einem mit bogenförmiger Abtastung arbeitenden Laufwerk ist, die an einem Bandmedium vorbeilaufen,
Fig. 5B eine Blockdarstellung der relativen Positionierung der positiven und negativen Azimuth-Datenspuren ist,
Fig. 5C eine Blockdarstellung der Information ist, die sowohl auf einer positiven Azimuth- als auch einer negativen Azimuth-Datenspur enthalten ist,
Fig. 5D einen Vergleich zwischen den typischen Datenspuren und den Schreibtaktsignalen zeigt,
Fig. 6 eine Blockdarstellung des Steuerblockformates ist, das in Verbindung mit der vorliegenden Erfindung verwendet wird,
Fig. 7 eine Darstellung des Steuerwortformates ist, das in Verbindung mit der Schreibsteuerschaltung der vorliegenden Erfindung verwendet wird,
Fig. 8 ein Schaltbild der Seriell-/Parallel-Umsetzung der vorliegenden Erfindung ist,
Fig. 9 ein Zeitsteuerdiagramm ist, das die Taktsignale und die Schreibsignale der Lese-/Schreibschaltung der vorliegenden Erfindung zeigt,
Fig. 10 eine Draufsicht auf eine Hälfte eines rotierenden Transformators ist, der zur Verwendung mit der Lese-/Schreibschaltung der vorliegenden Erfindung verwendbar ist,
Fig. 11 eine Draufsicht eines Packungsschemas ist, das zur Verwendung mit der Lese-/Schreibschaltung der vorliegenden Erfindung geeignet ist.

Ausführliche Beschreibung der Erfindung

Das Datenspeichersystem der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf die Fig. 4-11 beschrieben.
Fig. 4 ist ein Blockschaltbild des Datenspeichersystems, wie es zur Aufzeichnung und zur Rückgewinnung von Daten in einem Speichergerät mit einer rotierenden Kopftrommel verwendet wird, wie z. B. einem Laufwerk mit rotierender Abtastung. Die Erfindung löst verschiedene Probleme, die die Entwicklung von Datenspeichergeräten mit bogenförmiger Abtastung begleiten, und ermöglicht erhebliche Verringerungen des mechanischen Raumes, der von den mechanischen Bauteilen eines Laufwerkes mit bogenförmiger Abtastung benötigt wird.
Obwohl die Erfindung unter Bezugnahme auf ein Laufwerk mit bogenförmiger Abtastung beschrieben wird, ist die Anwendbarkeit der Erfindung nicht auf Laufwerke mit bogenförmiger Abtastung beschränkt, sondern bei allen Systemen brauchbar, bei denen Daten von einem stationären Abschnitt zu einem rotierenden Aufzeichnungsabschnitt übertragen werden.
Ein Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung schließt die Lieferung von Daten zu einer Anzahl von Lese-/Schreibköpfen über einen einzigen rotierenden Transformator zwischen einer rotierenden Kopfbaugruppe und der stationären Elektronik des Systems mit einer minimalen Anzahl von Transformatorkanälen ein (wobei jeder Kanal durch gegenüberliegende Primär- und Sekundärwicklungen auf dem Transformator gebildet ist). Ein einziger Kanal wird zur Übertragung von Schreibdaten und Steuersignalen verwendet, während getrennte Kanäle von dem Speichermedium zurückgelesene Daten, Leistung und Taktsignale führen. Die Daten- und Steuersignale werden zu einem synchronen Kommunikationsstrom zur Übertragung über den Kanal von einer Seite des Transformators zur anderen codiert. Decodierschaltungen auf der rotierenden Kopfbaugruppe decodieren die Daten- und Steuerinformation und liefern diese Information an Vorverstärker, die auf der rotierenden Kopfbaugruppe befestigt sind. Die Steuersignale erzeugen den Schreibstrom durch Steuern des Leistungsausgangs der Vorverstärker, die direkt mit den Aufzeichnungsköpfen gekoppelt sind.
Durch Anordnen der die Aufzeichnungsköpfe ansteuernden Vorverstärkerschaltungen auf dem rotierenden Abschnitt, wobei die Vorverstärker direkt mit den Lese- /Schreibköpfen gekoppelt sind, steuern die Vorverstärker die Köpfe direkt an, und das Signal-/Störverhältnis der aufgezeichneten Daten ist größer als das, das bei üblichen mit rotierender Trommel arbeitenden Aufzeichnungssystemen erzielt wird. Zusätzlich ermöglicht die Erfindung die Aufzeichnung von Daten auf dem Band ohne eine gleichspannungsfreie Codierung, wodurch die Dichte der auf dem Band gespeicherten Daten stark vergrößert wird und ein größerer Wirkungsgrad des Systems erzielt wird.
Fig. 4 ist eine Blockdarstellung des Systems der vorliegenden Erfindung. Lese- /Schreib-Elektroniken zur gerätemäßigen Ausführung der vorliegenden Erfindung sind sowohl auf dem stationären Abschnitt 200 als auch einem rotierenden Trommelabschnitt 100 der mit bogenförmiger Abtastung arbeitenden Kopfbaugruppe angeordnet. Ein mit bogenförmiger Abtastung arbeitendes Bandgerät, das den stationären Abschnitt 200 und den rotierenden Abschnitt 100 einschließt und zur Verwendung mit der vorliegenden Erfindung geeignet ist, ist in der Lemke-Anmeldung und in dem US- Patent 5 585 978 beschrieben. Es ist jedoch verständlich, daß die Erfindung nicht auf die spezielle mechanische Konfiguration beschränkt ist, die dort angegeben ist.
Wie dies allgemein durch die Bezugnahme auf diese Anmeldungen verständlich sein sollte, sind der stationäre Abschnitt 200 und die rotierende Trommel 100 Teilkomponenten eines Laufwerks mit bogenförmiger Abtastung, das als ein Peripherigerät für ein Hauptcomputersystem 50 dient, wie z. B. einen Personalcomputer. Die rotierende Trommel 100 und der stationäre Abschnitt 200 sind elektrisch miteinander über einen rotierenden Transformator 400 gekoppelt, der einen Stator 410 und einen Rotor 420 aufweist. Der Stator 410 und der Rotor 420 haben jeweils mehrfache einander gegenüberliegende Sätze von Wicklungen, die eine induktive Kopplung von Signalen über den Spalt zwischen dem Stator 410 und dem Rotor 420 ermöglichen.
Das mit bogenförmiger Abtastung arbeitende Laufwerk schließt allgemein eine Anzahl von Elementen zur Codierung von Daten und zur Wechselwirkung mit dem Hauptsystem 50 ein. Das Hauptsystem 50 ist mit einem Kleincomputer- Systemschnittstellen- (SCSI-) Steuergerät 55 gekoppelt. Das SCSI-Steuergerät 55 weist eine bidirektionale Verbindung zu einem DMA-Steuergerät 57 ein, das eine bidirektionale Verbindung zu einem Speicherpuffer 59, einem Systemsteuerungs- Mikroprozessor 60 und einer Formatierungseinrichtung 220 aufweist. Der Mikroprozessor 60 empfängt Mikrocode-Befehle von den ROM 56, und er ist ebenfalls bidirektional mit der Formatierungseinrichtung 220 gekoppelt. Die Leistungsversorgung 500 kann eine Schaltbetriebsart-Leistungsversorgung und eine Schaltbetriebsart- Leistungsversorgungs-Steuerung 500 umfassen. Alternativ kann die Leistungsversorgung 500 eine Sinusschwingungs-Leistungsversorgung oder irgendeinen geeigneten Ersatz hierfür umfassen.
Weiterhin ist auf dem mit bogenförmiger Abtastung arbeitenden Laufwerk ein Lesekanal 210 angeordnet. Der Lesekanal 210 ist mit der Formatierungseinrichtung 220 gekoppelt und steht mit dieser in Wechselwirkung, wie dies weiter unten erläutert wird, und er ist mit der Wicklung 434 des Stators 410 gekoppelt.
Fig. 10 zeigt den Rotor 420 des rotierenden Transformators 400. Eine Bohrung 430 wird zur Befestigung des Rotors 420 auf einer Spindel zur Drehung mit einer rotierenden Trommel 100 und gegenüber dem Stator 410 verwendet. Es sind vier Wicklungen gezeigt, die eine Taktwicklung 432, eine Lesesignalwicklung 434, eine Schreib- und Steuerdaten-Wicklung 436 und eine Leistungswicklung 438 einschließen. Ein Luftspalt und ein Kurzschlußstab 440 trennen den Leistungs-Ferritabschnitt 444 von dem Daten-Ferritabschnitt 442. Signale an den Leitungen 232, 232a; 234, 234a; 240, 240a; 243, 245, 247 (Fig. 4) werden längs jeweiliger Wicklungen 436, 432, 434 und 438 angekoppelt. Es ist verständlich, daß die Struktur des Stators 410 identisch zu der des Rotors 420 ist, um die Übertragung von Signalen zwischen den jeweiligen Wicklungen zu ermöglichen.
Die Formatierungseinrichtung 220 ist mit den Wicklungen 436, 432 auf einem Stator 410 über Leitungen 232-232a bzw. 236-236a und mit dem Lese-/Schreibkanal 210 über Leitungen 221-225 gekoppelt. Die Leistungsversorgung 500 ist mit der Wicklung 438 auf dem Stator 410 über Leitungen 245, 247 gekoppelt.
Die rotierende Trommel schließt eine Vielzahl von Lese-/Schreibköpfen 110-117 ein, die bei dieser Ausführungsform so gezeigt sind, als ob sie als ausschließliche Schreibköpfe 110-113 und ausschließliche Leseköpfe 114-117 unterteilt sind, die jeweils mit einer von zwei Vorverstärkerschaltungen 120, 130 gekoppelt sind. In der Praxis sind alle Lese-/Schreibköpfe 110-117 physikalisch identisch, und sie können gemäß den Lehren des US-Patentes 5 523 539 hergestellt sein (bei der hier erläuterten Ausführungsform haben die Lesekopf-Spalte und die Schreibkopf-Spalte abwechselnde Azimuth-Winkel bezüglich der Spuren, wie dies weiter unten anhand der Fig. 5A erläutert wird). Die Vorverstärkerschaltungen 120, 130 sind auf der rotierenden Trommel 100 befestigt und über Leitungen 234, 238 mit einem Decodierer oder "Seriell-/Parallel-Umsetzer" 150 gekoppelt, dessen Funktion weiter unten beschrieben wird. Die Vorverstärker 120, 130 sind weiterhin mit (nicht gezeigten) Wicklungen komplementär zu den Wicklungen 438 auf dem Rotor 400 über eine Leitung 242 gekoppelt, um eine Lesespannung an den Datenkanal 210 zu liefern. Zwei Digital-/Analog-Wandler 125, 135 sind zwischen dem Seriell-/Parallel-Umsetzer 150 und den Vorverstärkern 120 bzw. 130 vorgesehen. Der Seriell-/Parallel-Umsetzer 150 ist mit (nicht gezeigten) Wicklungen auf dem Rotor 420 komplementär zu den Wicklungen 432 und 436 auf dem Stator 410 über Leitungen 234, 238 gekoppelt. Weiterhin befindet sich auf der rotierenden Trommel 100 ein Gleichrichter 160, der eine geregelte VCC-Ausgangsspannung zur Ansteuerung der Vorverstärker 120, 130 liefert. Der Gleichrichter 160 ist mit dem Rotor 420 über Leitungen 246, 248 und 244 gekoppelt und empfängt das Ausgangssignal der Leistungsversorgung 500 über die Leitungen 246, 248. Der Gleichrichter 160 ist mit Erde verbunden und liefert eine geregelte VCC-Ausgangsspannung an einen Kondensator C&sub1; auf einem stationären Abschnitt 200 über Leitungen 244, den Transformator 400 und die Leitung 243.
Allgemein ist die Betriebsweise der Lese-/Schreibschaltung nach Fig. 4 wie folgt. In einer Schreibbetriebsart empfängt die Formatierungseinrichtung 220 Daten (in logischen Blöcken) und Schreibbefehle von dem Hauptsystem 56 über die SCSI- Steuerung 55 und das Steuergerät 57. Entsprechend gut bekannter Prinzipien wandelt die Formatierungseinrichtung 220 die binären Benutzerdaten in modulierte Signale unter Verwendung irgendeines einer Anzahl von üblichen Codierschemas um, wie z. B. einen Code ohne Rückkehr auf Null (NRZ), und liefert die codierten Daten (NRZ- Daten) zusammen mit einem Synchronisationsschreibtakt (WCLK) an den Lese- /Schreibkanal 210. Der Lese-/Schreibkanal 210 codiert die ankommenden codierten Daten (NRZ-Data) mit einer Fehlerkorrekturcodierung in einem gut bekannten Format, wie z. B. einen 1,7 lauflängenbegrenzten (RLL-) Lese-/Schreibcode, um eine richtige Übertragung der Datensignale über den rotierenden Transformator 400 hinweg sicherzustellen. Ein PR4ML-Teilantwortkanal, der entsprechend gut bekannter Prinzipien hergestellt ist und gut bekannte Bauteile verwendet, und der übliche Definitionen für die PR4ML-Codierung gerätemäßig ausführt, kann ebenfalls verwendet werden.
Der Lese-/Schreibkanal 210 liefert dann codierte Schreibdaten (WD) an die Formatierungseinrichtung 220 über die Leitung 225.
Die Formatierungseinrichtung 220 codiert dann die Schreibdaten (WD), die von dem Kanal 210 geliefert wurden, mit Steuerinformationen, unter Einschluß eines Schreibstromes für die Vorverstärker 120, 130, und Servo-Informationen, und liefert die Schreibdaten und die Steuerinformation in Form eines codierten synchronen Datenstromes (iWDN) an Leitungen 232, 232a. Die Leitungen 232 und 232a sind zur Darstellung der Differenz- oder Eintakt-Signalansteuerung bestimmt, die mit der Wicklung 436 auf dem rotierenden Transformator 400 gekoppelt ist. Ein Differenz- oder Eintakt-Treiber kann zur Lieferung des synchronen Datenstromes verwendet werden, wie dies durch die Leitung 232a dargestellt ist. Die Leitung 232a kann zu einer Spannungsquelle für den Eintakt-Treiber zurückgeführt werden. Die Formatierungseinrichtung 220 liefert weiterhin ein Taktsignal an der Leitung 236 (mit einer Differenz- oder Eintakt-Komponente, die durch die Leitung 236a dargestellt ist), das mit dem Schreib- und Steuerdaten-Ausgang auf der Leitung 232 synchronisiert ist. Sowohl der synchrone Datenstrom als auch das Taktsignal werden auf der Rotorseite des rotierenden Transformators gleichgerichtet, um positive Eingangssignale an den Seriell-/Parallel-Umsetzer zu liefern. Das Taktsignal iCLK wird in dem Seriell-/Parall- Umsetzer 150 zur Decodierung der Daten im Datenstrom iWDN verwendet, wie dies weiter unten erläutert wird. Somit ist die Gesamtzahl der Wicklungen auf dem rotierenden Transformator 400, die ausschließlich zur Übertragung der Benutzerdaten, der Schreibsteuerdaten und der Taktsignale verwendet werden, gleich zwei (Leitungen 232 und 236).
Während eines Schreibvorganges wird die Leistungsversorgung 500 durch ein Steuersignal R/W CONTROL freigegeben, das von dem Hauptcomputer 50, der Formatierungseinrichtung 220 oder einer anderen geeigneten Steuereinrichtung erzeugt wird, um ein impulsförmiges Gleichspannungs- oder sinusförmiges Ausgangssignal an den Leitungen 245, 247 an die Leistungswicklung des Stators 410 zu liefern. Das Leistungssignal wird zur Leistungswicklung 438 auf dem Rotor 420 kommutiert und über die Leitungen 246, 248 an den Gleichrichter 160 geliefert. Wie dies weiter oben erwähnt wurde, liefert der Gleichrichter 160 eine geregelte Ausgangsspannung VCC, an die Vorverstärker 120, 130. Gleichzeitig speichert der Kondensator C&sub1; die Ladung zur Verwendung während der Lesebetriebsart.
Der Seriell-/Parallel-Umsetzer 150 decodiert Schreibdaten und Steuerinformationen (iWDN), die von der Formatierungseinrichtung 220 übertragen werden, unter Verwendung des an der Leitung 238 gelieferten Taktsignals. Der Seriell-/Parallel- Umsetzer 150 liefert dann Schreibsteuersignale und Benutzerdaten an die Vorverstärker 120, 130, die die Köpfe 110-117 zum Schreiben von Daten auf das Band ansteuern.
In einer Lesebetriebsweise schaltet die Formatierungseinrichtung 220 die Leistungsversorgung 500 ab, und die Leistung an die Vorverstärker 120, 130 wird durch den Kondensator C, und andere Kondensatoren (die in Fig. 11 gezeigt sind) gehalten, die Ladung während der Schreibbetriebsart akkumulieren. Die Köpfe 110- 117 erfassen Magnetflußänderungen auf dem Band, und diese Änderungen werden in Form eines Wiedergabe-Spannungssignals auf dem Datenkanal 210 über die Leitungen 240, 240a, 242, 242a übertragen.
Der Datenkanal 210 decodiert das Lesesignal auf der Grundlage des Modulationscodierschemas, das bei der speziellen Ausführungsform verwendet wird. Der Datenkanal 210 liefert dann das Lesedatensignal (RDATA) an der Leitung 224 und ein Lesetaktsignal (RDCK) an der Leitung 223 an die Formatierungseinrichtung 220 zur Weiterleitung an den Hauptcomputer 50.
Die Fig. 5B und 5C zeigen das Format der Daten, wie sie auf eine vorgegebene Spur geschrieben werden. Bei dem mit bogenförmiger Abtastung arbeitenden Laufwerk, wie es in dem US-Patent 5 585 978 beschrieben ist, sind die Lese- /Schreibköpfe so positioniert, daß die Aufzeichnungsspalte benachbarter Köpfe abwechselnd unter einem Winkel bezüglich eines Radius angeordnet sind, der von der Drehachse 38 der Trommel in Richtung auf den Kopf ausgeht. Dies ist in Fig. 5A gezeigt. Allgemein laufen die "Schreib"-Köpfe an einen positiven Azimuthwinkel aufweisenden Spuren vorbei, während die "Lese"-Köpfe an einen negativen Azimuthwinkel aufweisenden Spuren vorbeilaufen.
Damit ergeben sich zwei Arten von Datenspuren, nämlich eine einen positiven Azimuthwinkel aufweisende Spur und eine einen negativen Azimuthwinkel aufweisende Spur, in Abhängigkeit von dem Azimuthwinkel (positiv oder negativ) des Kopfes bezüglich des Radius. Eine einen positiven Azimuthwinkel aufweisende oder Servospur schließt Servodaten ein, während eine negative Spur keine Servodaten hat. Wie dies in Fig. 5B gezeigt ist, werden die einen positiven und einen negativen Azimuthwinkel aufweisenden Spuren in einer überlappenden Weise aufgezeichnet, um die Speicherdichte des Bandes zu einem Maximum zu machen. Wie dies in Fig. 5C gezeigt ist, schließt die einen positiven Azimuthwinkel aufweisende Spur 170 einen Schutzband- oder Spaltbereich 172a, 172b, Steuerdaten 174a, 174b, Servodaten 176a, 176b und sechs Blöcke von Benutzerdaten 175 ein. Die einen negativen Azimuthwinkel aufweisende Spur 180 schließt Lücken 182a, 182b, Steuerdaten 174a, 174b und sechs Blöcke von Benutzerdaten 175 ein. Die Lücken 172a, 172b, 182a und 182b werden von den Schreibköpfen am Beginn und am Ende jeder Spur erzeugt. Fig. 5D zeigt die Synchronisation zwischen den Taktsignalen auf den Leitungen 236, 236a und die Schreibsteuerdaten auf den Leitungen 282, 282a.
Das Format des Steuerblockes 174a ist in Fig. 6 gezeigt. Jeder Steuerblock enthält ein 32-Bit-Synchronisationsmuster, das aus zwei 16-Bit-Worten, dem Synchronisationswort 1, dem Synchronisationswort 2, einem 16-Bit-Steuerwort und vier Bits an CRC- Code besteht. Wie dies weiter unten ausführlicher erläutert wird, tastet der Seriell- /Parallel-Umsetzer 150 die Schreibdaten kontinuierlich auf das 32-Bit- Synchronisationsmuster (Synchronisationswort 1, Synchronisationswort 2) ab. Sobald das Synchronisationsmuster detektiert wird, werden die nachfolgenden 16 Bits an Steuerdaten in einem seriellen Datenschieberegister gespeichert oder zu einem Halteregister übertragen, sofern keine Fehler in dem CRC-Datenfeld festgestellt werden. Die Steuerdaten wählen einen der acht Köpfe 110-117 aus, geben einen Lese-/Schreibvorgang frei, legen den Schreibstrom fest und liefern Schreibdaten an die Vorverstärker 120, 130. Ein CRC-Fehler bringt den Vorverstärker dadurch in eine Lesebetriebsart, daß die Schreibfreigabe-Steuerleitung zwangsweise in einen inaktiven Zustand gebracht wird. Wie dies weiter unten ausführlich erläutert wird, müssen sowohl das Synchronisationswort 1 als auch das Synchronisationswort 2 detektiert werden, um die Schreibbetriebsart-Operationen freizugeben. Ein Synchronisationswort, das eindeutig sowohl für die 1,7 RLL- als auch die PR4-Verfahren der Datencodierung ist, wird bei einer Ausführungsform verwendet.
Serielle Steuerdaten werden von der Formatierungseinrichtung 220 über den Transformator 400 zu Beginn und am Ende jeder Schreibspur empfangen, wie dies durch die Blöcke 174a, 174b in Fig. 5A gezeigt ist. Ein Minimum von acht Taktperioden ist erforderlich, um Zeit für die Ausgangsschwingungsform des rotierenden Transformators zu schaffen, damit diese vor der Übertragung des ersten 16-Bit-Synchronisationswortes (Synchronisationswort 1) am Beginn einer Datenspur einschwingt, das auf das Band geschrieben werden soll. Die Signalzeitsteuerung ist derart, daß das Steuerwort übertragen wird, während der bestimmte Kopf über den Lückenbereich angeordnet ist, gerade vor dem ersten Servoblock auf einer positiven Azimuthspur und unmittelbar nach dem letzten Servoblock. Während der einen negativen Azimuthwinkel aufweisenden Spuren wird der Servobereich nicht aufgezeichnet, wie dies in Fig. 5C gezeigt ist.
Das 16-Bit-Steuerwortformat ist in Fig. 7 gezeigt. Das Bit 15 gibt den Seriell-/Parallel- Umsetzer 150 zur Ansteuerung der Vorverstärkerchips frei oder sperrt diesen, und es wird in Verbindung mit Bit 10 zur Auswahl des Vorverstärkers 120 oder 130 verwendet, dessen Funktion über die Leitungen CS (Chipauswahl) abgegeben wird, wie dies in den Fig. 4 und 8 gezeigt ist. Das Bit 14 (Schreibfreigabe) ermöglicht es, daß die Benutzerdaten auf das Band geschrieben werden, und es muß in den aktiven Zustand bei korrektem Empfang eines Steuerblockes freigegeben werden. Die Bits 11-13 sind derzeit unbenutzt. Die Bits 8, 9 und 10 bilden das Kopfauswahlfeld und bestimmen, welcher Kopf 110-117 für eine nachfolgende Lese- oder Schreib- Datenübertragung zu verwenden ist. Die Bits 4-7 wählen den für die nachfolgende Schreiboperation auf einer einen positiven Azimuthwinkel aufweisenden Spur zu verwendenden Strompegel aus, während die Bits 0-3 den Strompegel auswählen, der für eine nachfolgende Schreiboperation auf einem einen negativen Azimuthwinkel aufweisenden Spur zu verwenden ist.
Die CRC-Datenprüfung ist ein berechnetes 16-Bit-Datenfeld, das von den vier Bits der in dem Steuerblock 174a übertragenen Daten gemäß Fig. 6 abgeleitet wird, um die Integrität des Kommunikationskanals zu überprüfen. Irgendein CRC-Fehler führt dazu, daß der Seriell-/Parallel-Umsetzer 150 das Schreibsteuersignal (WRITE-N in Fig. 8) negiert und die derzeitigen Werte für die Kopfauswahl und die Schreibstromsteuerung beibehält. Das CRC-erzeugte Polynom ist wie folgt: G(X) = X³ + X² + X&sup0; + 1.
Der Aufbau und die Betriebsweise des Seriell-/Parallel-Umsetzers 150 wird unter Bezugnahme auf Fig. 8 beschrieben. Der Seriell-/Parallel-Umsetzer 150 schließt allgemein ein Eingangs-Datenschieberegister 152, einen Schreibdatengenerator 154, ein Steuerwort-Halteregister 156 und ein Folgensteuermodul 158 ein. Diese Moduleinheiten wirken zusammen, um eine Seriell-/Parallel-Datenumwandlung durch Überwachen des seriellen Bitstroms, der von der Formatierungseinrichtung 220 zur richtigen Synchronisation des 32-Bit-Steuerwortes geliefert wird, worauf die nachfolgenden 16 Bits an Steuerdaten von dem seriellen Schieberegister 152 zum Steuerwort-Halteregister 150 über die Übertragungsleitung 160 übertragen werden. Das Ausgangssignal des Steuerwort-Halteregisters 156 steuert die Betriebsweise der Lese-/Schreib-Vorverstärker 120, 130. Zwei Schmitt-Trigger-Eingangspuffer 162, 164 sind ebenfalls vorgesehen. Die Puffer 162, 164 haben eine Schwellenwertspannung für einen Übergang von einem niedrigen zu einem hohen Pegel von 3 Volt ±300 Millivolt und einen Schwellenwert für einen Übergang von einem hohen zu einem niedrigen Pegel von 2 Volt ±300 Millivolt. Die Hysterese ist typisch ein Volt, 700 mV Minimum.
Die Eingangs-Schreibdaten (iWDN) werden dem Schreib-Datengenerator 154 von der Formatierungseinrichtung 220 über den rotierenden Transformator 400 zugeführt, wie dies weiter oben erläutert wurde. Der Eingangspuffer 162 ist an dem Daten- und Steuersignal-Eingang des Seriell-/Parallel-Umsetzers 150 vorgesehen.
Das Eingangs-Schreibdatensignal (iWDN) ist das Ausgangssignal der Formatierungseinrichtung 220 mit den Schreibdaten und der Schreibsteuerinformation. Das Signal wird für jeden Übergang einer NRZ-Schwingungsform, die auf das Band geschrieben werden soll, impulsförmig auf einen niedrigen Pegel gebracht. Die Abfallflanke des Datenimpulses wird intern durch den Schreibdatengenerator 154 zwischengespeichert und mit der Abfallflanke des Eingangstaktes (iCLKN) synchronisiert, der über einen Schmitt-Trigger-Eingangspuffer 164 an der Leitung 238 empfangen wird. Der Synchronisationsimpulsübergang, der das NRZ-Datenformat darstellt, wird dann durch den Schreibdatengenerator 154 zur Verwendung durch andere Moduleinheiten in Binärformat umgewandelt. Der umgewandelte NRZ-Bitstrom wird durch den Schreibdatengenerator 154 neu codiert, um ein einen einzelnen Impuls pro Übergang aufweisendes Ausgangssignal W/D zur Verwendung in einem der Verstärker 120 oder 130 zu erzeugen. Der Schreibdatengenerator 151 liefert weiterhin die Eingangssteuerdaten für das serielle Schieberegister, das auf das Vorhandensein der Steuerwortinformation überwacht wird.
Die Beziehung zwischen dem Eingangstakt (iCLKN), den Eingangsdaten (iWDN) und dem Schreibdatensignal (WD) im NRZ-Code (NRZ_WD) ist in Fig. 9 gezeigt. Wie dies weiter oben erläutert wurde, wird der Impulsübergang durch Zwischenspeichern des decodierten NRZ-Datenmusters an dem negativen Taktübergang und nachfolgendes Verwenden der positiven Taktflanke zum Löschen des Ausgangsregisters erzeugt. Diese Operation erzeugt einen Ausgangsimpuls mit einer Breite, die einer Hälfte der Taktperiode (CLK 20M) entspricht. Der Eingangstakt (iCLKN) liefert einen konstanten Takt gleich der Bitrate, mit der Daten auf dem Band aufgezeichnet werden. Dieser positive Übergang taktet Informationen an der Datenleitung (iWDN) in den Seriell-/Parallel-Umsetzer 150. Die Polarität des in Fig. 9 gezeigten Signals ist sowohl für die primären als auch sekundären Wicklungen des rotierenden Transformators gleich. Bei der PR4-Codierausführungsform beträgt die Periode TCYC ungefähr 33 Nanosekunden, wobei die Periode TPWD einen minimalen Wert von 15 ns und ein Maximum von 18 ns aufweist. Bei einer 1,7 RLL-Codiertechnik beträgt die Periode TCYC 50 Nanosekunden, wobei die Periode TPWD einen minimalen Zyklus von 23 ns und ein Maximum von 27 ns hat.
Das Schieberegister 152 empfängt serielle Binärinformation von dem Schreibdatengenerator 154. Daten werden kontinuierlich in das Register 152 bei dem negativen Übergang des Eingangstaktes (iCLKN) verschoben. Das Halteregister 156 speichert und hält Steuerinformationen von dem Datenschieberegister 152. Diese Information wird decodiert, um die verschiedenen Signale anzusteuern, die die Betriebsweise der Köpfe 110-117 steuern. Im Fall eines CRC-Fehlers wird das Schreibfreigabe-Steuerbit (WRITE_N) gelöscht, und es werden keine weiteren Registeraktualisierungen zugelassen, bis das nächste Steuerwort empfangen wird. Die Folgensteuerung 158 ist für die Festlegung der Betriebsweise des Seriell-/Parallel- Umsetzers 150 verantwortlich. Die digitale Logik in dieser Moduleinheit überwacht kontinuierlich den seriellen Bitstrom auf das Vorhandensein der Steuerworte. Sobald die Synchronisationsfolge (Synchronisationswort 1, Synchronisationswort 2) festgestellt wird, wird der Bit-Zähler freigegeben, und die nächsten 16 Bits werden in das Schieberegister 152 geladen. Während jedes Bit empfangen wird, wird eine CRC- Berechnung entsprechend dem oben erwähnten Polynom durchgeführt, um die Korrektheit des empfangenen Steuerwortes zu überprüfen. Nach dem Steuerwort wird die 4-Bit-CRC-Prüfsumme empfangen und mit dem regenerierten Wert verglichen. Wenn keine Fehler festgestellt werden, wird das Steuerwort von dem seriellen Schieberegister 152 zu dem Halteregister 156 übertragen, und der Prozeß wird neu gestartet. Im Fall eines CRC-Fehlers wird das Schreibfreigabebit (WRITEN) in dem Halteregister gelöscht, wodurch die Vorverstärker 120, 130 in eine Lesebetriebsart gebracht werden, in der die Köpfe 114-117 freigegeben werden.
Das Halteregister 156 schließt 15 Steuerausgänge ein, die allgemein wie folgt unterteilt sind. Die Chipauswahl-Anschlußstifte CS_M, CS1_N und CS0_N geben die Betriebsweise eines der beiden Vorverstärker 120, 130 frei. Beispielsweise gibt ein Aktiv-Niedrig-Pegel-Ausgang an CS0_N die Betriebsweise des Vorverstärkers 120 frei. Das Signal wird in den aktiven Zustand angesteuert, wenn das Steuerwort-Bit 10 einen niedrigen Pegel aufweist und das Masterchip-Auswahlsignal (Steuerwort-Bit 15) aktiv ist. Die Kopfauswahl-Ausgänge HSO-HS2 wählen aus, welcher der acht Lese- /Schreibköpfe 110-117 für die Datenübertragung freigegeben wird. Der Zustand dieser Leitungen ist ein direktes Ergebnis der Steuerwort-Bits 8-10, die oben erläutert wurden.
Die Stromleitungen für einen positiven Azimuthwinkel PA10-PAI3 und die Stromleitungen für einen negativen Azimuthwinkel NAIO-NAI3 geben den Stromausgang der Vorverstärker 120, 130 über die Digital-/Analog-Wandler 125 bzw. 135 frei und definieren diesen. Der Ausgang 1W1, 1W2 der Wandler 125, 135 wird den Vorverstärkern 120 bzw. 130 zugeführt.
In einer Lesebetriebsart werden die Vorverstärker 120, 130 zur Verstärkung der zurückgelesenen Spannung verwendet, die aus den Magnetflußübergängen erzeugt wird, die auf dem Band aufgezeichnet sind und von den Köpfen 110-117 erfaßt werden. Die Vorverstärker 120, 130 liefern ein Wiedergabe-Differenzpaar-Signal an den Transformator 400, das von den Wicklungen 434 auf der Platte 420 zur Platte 410 kommutiert und zum Datenkanal 210 geliefert wird. Der Datenkanal 210 decodiert das Lesessignal und liefert das Lesedatensignal RDATA und das Taktsignal RDCK an die Formatierungseinrichtung 220. Die Formatierungseinrichtung 220 entfernt die während der Schreibformatierung angehängten Daten und ECC. Blöcke von Daten werden dann zum DMA-Steuergerät 59 und zum Hauptcomputer 50 in einer Weise übertragen, die gut bekannt ist.
Fig. 11 zeigt das Packungsformat für die in Fig. 4 gezeigten Bauteile des mit rotierendem Kopf arbeitenden Laufwerks 100.
Wie dies in Fig. 11 gezeigt ist, können die vorstehend beschriebenen Elemente in einem geeigneten Format zur Verwendung in einem mit bogenförmiger Abtastung arbeitenden Laufwerk vorgesehen werden. Die in Fig. 11 gezeigte Strecke X entspricht bei einer Ausführungsform ungefähr 0,70 Zoll (17,78 mm) und bildet den Durchmesser des rotierenden Abschnittes 100 des mit bogenförmiger Abtastung arbeitenden Aufzeichnungsgerätes. Weiterhin sind in Fig. 11 Kondensatoren C1, C2, C3, C4, C5 und C6 gezeigt, die zur Speicherung von Ladung während der Schreibbetriebsart wirken, um die Vorverstärker 125, 135 in der Lesebetriebsart mit Leistung zu versorgen. Eine Gesamtkapazität im Bereich von 30-40 uF ist eine ausreichende Speicherkapazität, um es zu ermöglichen, daß die Leistungsversorgung 500 während der Lesebetriebsart abgeschaltet wird.
Das in Fig. 11 gezeigte Packungsschema ermöglicht eine präzise Auswuchtung der beschriebenen Bauteile bezüglich der Aufzeichnungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung um die Drehachse des Gerätes. Dies stellt sicher, daß keine Massenausgleichsprobleme bezüglich der Drehung des rotierenden Abschnittes 100 auftreten und stellt einen wesentlichen Vorteil bei der Anwendung der vorliegenden Erfindung auf eine praktische Ausführungsform dar.
Die vielen Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung sind für den Fachmann mit durchschnittlichen Kenntnissen auf diesem Gebiet der Technik ersichtlich. Beispielsweise besteht der deutliche Vorteil der vorliegenden Erfindung in der Tatsache, daß der Laufwerk-Konstrukteur nicht länger einen gleichspannungsfreien Code bei der Aufzeichnung von Daten auf dem Band verwenden muß, wodurch die effektive Speicherdichte des Laufwerkes vergrößert wird. Zusätzlich wird das Signal- /Störverhältnis der aufgezeichneten Daten gegenüber bekannten mit bogenförmiger Abtastung arbeitenden Aufzeichnungsschemas verbessert. Alle diese Merkmale und Vorteile sollen innerhalb des Schutzumfanges der Erfindung liegen, wie sie in der Beschreibung, den Zeichnungen und den folgenden Ansprüchen definiert ist.

Claims

1. Datenspeichervorrichtung mit bogenförmiger Abtastung, mit:

einem rotierenden Transformator (400), der einen auf einem rotierenden Abschnitt (100) angeordneten Rotor (420) und einen Stator (410) auf einem stationären Abschnitt (200) aufweist, wobei der rotierende Transformator zumindest einen ersten (436) und einen zweiten (434) Kanal einschließt,

einer Vielzahl von Lese-/Schreibköpfen (110-117) auf dem rotierenden Abschnitt (100),

einem Aufzeichnungsmedium (21), das benachbart zu den Köpfen angeordnet ist,

einer Formatierungseinrichtung (220), einer Leistungsversorgung (500) und einem Datenkanal (210) auf dem stationären Abschnitt,

dadurch gekennzeichnet, daß:

die Formatierungseinrichtung mit zumindest einem ersten Kanal (436) gekoppelt ist, um ein codiertes zusammengesetztes Steuer- und Datensignal (170) über den ersten Kanal an den rotierenden Abschnitt (100) zu liefern,

ein Seriell-/Parallel-Umsetzer (150) auf dem rotierenden Abschnitt angeordnet ist, mit dem ersten Kanal gekoppelt ist und das zusammengesetzte Signal empfängt, zumindest ein Verstärker (120) auf den rotierenden Abschnitt zum Empfang eines Ausgangssignals des Seriell-/Parallel-Umsetzers angekoppelt ist und zur Lieferung eines Ausgangssignal an und zum Empfang eines Eingangssignals von der Vielzahl von Lese-/Schreibköpfen gekoppelt ist,

wobei die Leistungsversorgung mit einem Kanal des rotierenden Transformators gekoppelt ist, um Leistung an den rotierenden Abschnitt zu liefern,

wobei der Seriell-/Parallel-Umsetzer Aufzeichnungs- (176) und Verstärkersteuer- (174) Informationen aus dem zusammengesetzten Signal ableitet, um eine Schreibbetriebsart für den zumindest einen Verstärker freizugeben, wobei die Schreibbetriebsart die Daten an zwei Köpfe liefert, und

wobei eine Lesebetriebsart für den zumindest einen Verstärker durch Abschalten der Leistungsversorgung freigegeben wird, wobei die Lesebetriebsart aufgezeichnete Daten von dem Aufzeichnungsmedium detektiert und die aufgezeichneten Daten an den stationären Abschnitt über den zweiten Kanal liefert.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Formatierungseinrichtung die Daten (175), die Steuerinformation (174), die Aufzeichnungsinformation (176) und Taktsignale codiert.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, bei der die Aufzeichnungssteuerinformation ein Steuerwort (174), Servoinformationen (146) und eine Fehlercodierung umfaßt.

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der der Seriell- /Parallel-Umsetzer einen Schreibdatengenerator (154), eine Folgensteuerung (158), ein Schieberegister (152) und ein Halteregister (156) umfaßt.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Seriell- /Parallel-Umsetzer, die Vielzahl von Verstärkern und die Vielzahl von Lese- /Schreibköpfen derart angeordnet sind, daß der rotierende Abschnitt für eine Drehung um eine Achse ausgewuchtet ist.

6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der der rotierende Abschnitt einen Durchmesser von im wesentlichen 1,778 · 10&supmin;² m (0,7 Zoll) aufweist.

7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die weiterhin einen Leistungsgleichrichter (160) auf dem rotierenden Abschnitt aufweist, der mit der Vielzahl von Verstärkern und mit einem vierten Kanal des rotierenden Transformators gekoppelt ist.

8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Vielzahl von Kanälen auf dem rotierenden Transformator Eintaktkanäle und/oder Differenzkanäle umfaßt.

9. Datenbandsystem zur Aufzeichnung und zur Wiedergabe von einem Bandspeichermedium (21), das eine Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche und eine Schnittstelle (55) zur Kopplung zu einem Hauptcomputer (50) umfaßt.

10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der der Datenkanal mit der Formatierungseinrichtung und dem zweiten Kanal gekoppelt ist, wobei der Datenkanal die Daten und die Aufzeichnung und die Verstärkerinformation in einem PR4ML-Format codiert.

11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Leistungsversorgung mit dem Verstärker über einen dritten Kanal (438) gekoppelt ist.

12. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der ein Taktsignal an den Seriell-/Parallel-Umsetzer über einen vierten Kanal (432) geliefert wird.

13. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die weiterhin einen Kondensator auf dem rotierenden Abschnitt umfaßt, der Leistung an den Verstärker während der Lesebetriebsart liefert.

14. Verfahren zur Übertragung von Daten über einen rotierenden Transformator in einer Datenspeicherbaugruppe mit bogenförmiger Abtastung, wobei das Verfahren folgendes umfaßt:

Bereitstellen eines rotierenden Transformators (400) mit einem Rotor (420) auf einem rotierenden Abschnitt (100) und einem Stator (410) auf einem stationären Abschnitt (200), wobei der rotierende Transformator zumindest einen ersten (436) und einen zweiten (434) Kanal umfaßt,

Bereitstellung einer Vielzahl von Lese-/Schreibköpfen (110-117) auf dem rotierenden Abschnitt, und

Bereitstellung einer Formatierungseinrichtung (220), einer Leistungsversorgung (500) und eines Datenkanals (210) auf dem stationären Abschnitt,

gekennzeichnet durch:

Koppeln der Formatierungseinrichtung mit einem ersten Kanal des rotierenden Transformators und mit dem Datenkanal,

Bereitstellung eines Seriell-/Parallel-Umsetzers (150) auf dem rotierenden Abschnitt, der mit einem ersten Kanal des rotierenden Transformators gekoppelt ist,

Bereitstellung von zumindest einem Verstärker (120) auf dem rotierenden Abschnitt, der zum Empfang eines Ausgangssignals des Seriell-/Parallel-Umsetzers gekoppelt ist und zur Lieferung eines Ausgangssignals an und zum Empfang eines Eingangssignals von der Vielzahl von Lese-/Schreibköpfen gekoppelt ist,

Koppeln der Leistungsversorgung mit einem Kanal des rotierenden Transformators zur Lieferung von Leistung an den rotierenden Abschnitt, Bereitstellung einer Schnittstelle (55), die mit der Formatierungseinrichtung und mit einem Hauptcomputer (50) gekoppelt ist,

Übertragung von Daten an und Empfangen von Daten von der Schnittstelle und Übertragung eines zusammengesetzten Steuer- und Datensignals über den ersten Kanal an den Seriell-/Parallel-Umsetzer, der Aufzeichnungs- (176) und Verstärkersteuer- (174) Informationen aus dem zusammengesetzten Signal ableitet, um eine Schreibbetriebsart des zumindest einen Verstärkers zu ermöglichen, wobei die Schreibbetriebsart die Daten an die Köpfe zur Aufzeichnung der Daten auf einem Aufzeichnungsmedium liefert, und Übertragen eines Steuersignals zur Freigabe einer Lesebetriebsweise für den zumindest einen Verstärker durch Abschalten der Leistungsversorgung, wobei die Lesebetriebsart aufgezeichnete Daten von einem Aufzeichnungsmedium detektiert und die aufgezeichneten Daten an den stationären Abschnitt über den zweiten Kanal liefert.