Методи за кодиране Печат
Петък, 02 Март 2012 07:17

Методи за кодиране

Типичните методи за кодиране на информацията при запис върху магнитни ленти са без връщане към нулата, с модификация по единицата (БВН-1 или Non Return to Zero, with modification when 1 - NRZ-1), фазово кодиране (ФК или Phase Encode - PE) и групово кодиране (ГK или Group Code Recording - GCR).

NRZ-1 e традиционно използуван при ЗУМЛ за големи ЕИМ поради простотата на реализацията си, но е стандартизиран за плътност 32 b/mm.

Методът фазово кодиране изисква по-голям разход на електроника и макар формално два пъти по-неефективен от NRZ-1, поради добрата си вградена самосинхронизация е нечувствителен към скю ефекта (виж по-долу). Това се постига и с подходяща конструкция на контролера и позволява при него да е стандартизирана линейна плътност от 63b/mm.

Груповото кодиране позволява плътност от порядъка на 246 b/mm  и съответно висока скорост на обмен. То съчетава метода за запис NRZ-1 със схемите за възпроизвеждане на ФК. Стандартно употребяваната прекодираща таблица при ГК е показана в табл.1. За целта данните за запис се групират в тетради и се прекодират в код с информационен излишък, подбран с ограничението в получената след прекодирането битова поредица да няма повече от две последователни нули. Това гарантира че така преобразуваните данни, записани по ефективния метод NRZ-1 ще са с достатъчно добра самосинхронизация. Oт друга страна следва да отчетем, че заместването на 4 полезни с 5 прекодирани бита намалява ефективността на използуването на носителя в рамките на даден блок с 25%. Трактът четене при ГК е изграден аналогично на случая при устройства с ФК и поради нечувствителността си към скю ефекта позволява висока плътност. Методът гарантира и възможността за автоматично коригиране на грешки по две от 9те писти.

Синхронизацията на четенето при ЗУМЛ

Що е синхронизация на четенето и как се реализира тя при ЗУМЛ?

Вградени свойства за самосинхронизация в даден сигнал от серийно предаване на данни

При всички паралелни формати на обмен или четене на информация въпросът за синхронизацията на процеса на възприемането на информацията от всяка поредна дума е сложен и често е свързан с проблема за скю-ефекта.

Що е скю ефект?

Скю ефектът (skew -скосяване) е ефект на фазово отместване между битовете на един и същи байт в сложния му път - от шините за запис (ШЗ) на интерфейса с УУ на ЗУМЛ (откъдето битовете на байта постъпват без фазова разлика) през индивидуалните за деветте писти усилватели, формирователи, тригери и др. схеми на тракта запис, през записващите глави, носителя - МЛ, четящите глави и аналогично през 9те канала на тракта четене до шините на възпроизведената информация(ШВ) от интерфейса с УУ. Сложният индивидуален път на всеки битов поток през много стъпала, всяко внасящо определена задръжка - нееднаква за всичките 9 канала, и особено невинаги еднаквото и идеално взаимоположение между елементите на блока глави за запис и четене и МЛ водят до различно закъснение между битовете от всеки байт. Така че причини за сkю ефекта могат да бъдат нееднаквости в параметрите (електрически и временни) на всички тези усилватели, компаратори, мултивибратори, тригери, разликите в нивата на записваните и четени сигнали от магнитния носител и особено механичните параметри на системата: блок глави за ЗП/ЧТ, носител и система за неговото движение и насочване. Например от особена важност е перпендикулярността на линията на главите спрямо ръба на МЛ, доброто обхващане на главите от лентата, липсата на замърсявания и особено местни (за байта) деформации на МЛ, монтажният производствен толеранс на главите от блока и др.. Скоростта на движение на лентата влияе слабо и косвено върху големината на сkю ефекта.

За компенсация на статичната (постоянна по стойност) компонента на скю ефекта се използва идея, подсказана от причините, които го пораждат. В тракта запис и отделно за трактовете четене и четене назад се въвеждат специални схеми за регулируема задръжка на сигналите по 9те писти (т.е на 3 места по 9 схеми - общо 27), които задържат всички битови потоци с някакво средно време, което обаче фино се подбира за всяка писта индивидуално, така че да се компенсира статичния скю ефект. Основните характеристики на една схема за регулируема задръжка на сигнали(“закъснителна” верига) са:

  • тип на сигнала, който може да обработва - аналогов, дискретен, елекрически и временни параметри на сигнала(нива, динамичен диапазон, скорости на нараставне на форнотве, честотна лента);
  • големина на максимално реализираната задръжка
  • стъпка на регулирането на задръжката(стъпка между отделните отводи при линиите с дискертна стъпка) - някои вериги позволяват аналогово регулиране на задръжката, но често се изполуват и дискретни вериги - например една линия може да осъществява задръжка от 1000 ns в 20 дискретни стъпки по 50 ns всяка;
  • затихване и деформиране на сигнала.

Схемотехническите методи за постигане на регулируема времезадръжка на сигнали са няколко и почти всички те се срещат в различните модели ЗУМЛ. В ранни модели(ЕС5012) се използуваха закъснителни линии с дискретни LC елементи в модулна, залята конструкция (приличащи на “шоколади”) и с множество отделни изводи с различно закъснял спрямо входа им сигнал. Настройката на закъснението при тях се свежда до разпояване, подбиране и запояване на подходящия за дадена писта извод за задръжка. В ЕС5612 се използува задръжка посредством регулируем по ширина на импулса моновибратор, запускан от активния фронт на сигнала, по който се сравняват сигналите от различните писти за скю ефект. След моновибратора активен фронт на сигнала по дадената писта става задния фронт на импулса от моновибратора. В други случаи на схемотехниката се използуват хибридни интегрални схеми са задръжка (по същество аналог на линиите с дискретни елементи, преместващи регистри с множество клетки и такт на преместване, определящ с периода си стъпката на дискретната задръжка по клетките на регистъра, или CCD прибори в режим на преместващ регистър, подходящи за аналогови сигнали.

При работа в режим NRZ-1 липсата на добра вградена в прочетения сигнал информация за самосинхронизация на приемника (контролера) води до неправилното фиксиране (преброяване) на последователните битове при натрупването на низ с много нулеви битове в серийния сигнал. Проблемът в деветпистовите ЗУМЛ се разрешава технически, като се разчита на първата появила се единица във всеки отделен байт. Нормално във всеки байт (дори и със стойност 00) присъствува поне една единица (от контролния бит при байт 00). Всички останали битове от байта (от отделните писти) се отчитат коректно и спрямо нея. Това обаче поставя изискването скю ефектът между битовете на един байт да не надминава 0,33 от времетраенето на байта. Тази силна зависимост от скю ефекта на практика води до необходимостта от разреждане на байтовете върху лентата, т.е. до работа с относително ниска линейна плътност и до неизползуване на едно от най-основните качества на метода за кодиране NRZ-1 - високата му ефективност. Причината за това можем да си представим по-ясно, като вземе предвид, че всеки източник на скю ефект може да бъде приведен (разглеждан като еквиваленетн) на отместване на отделни глави от блока магнитни глави спрямо общата им, перпендикулярна на надлъжния ръб на лентата линия.

Методът ФК има два пъти по-ниска формална ефективност от NRZ-1. Но с отличните си вградени свойства за самосинхронизация позволява всяка писта да се чете и синхронизира самостоятелно в УУ. Трактът четене в режим ФК включва в УУ за всяка писта отделна схема за синхронизация и отделен FIFO буфер с определена дълбочина - 4 бита за за ЕС5515.05. С това допустимият скю ефект в режим ФК е три номинални периода на сигнала (3 Tn) за разлика от допустимите само три десети от номиналния период в режим NRZ-1 (0,33 Tn), или говорим за практическа нечувствителност към скю-ефекта при четене в режим ФК. Дори в ЗУМЛ ЕС5612 скю ефектът при четене в режим ФК въобще не се компенсира (за разлика от режим NRZ-1, където се прави и поддържа много добра компенсация на статичната компонента на скю ефекта). Това дава възможност на практика с формално два пъти по-неефективен метод да се постигне два пъти по-висока реална линейна плътност на записа.