facebook
twitter
vk
instagram
linkedin
google+
tumblr
akademia
youtube
skype
mendeley
Global international scientific
analytical project
GISAP
GISAP logotip
Перевод страницы
 

ИСТОРИЯ, ТЕНДЕНЦИИ И ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ РАЗЛИЧНЫХ НАПРАВЛЕНИЙ ПРЕДМЕТОВ ТЕХНИКИ КАК СХЕМА ПРЕПОДАВАНИЯ В ВУЗАХ, НАПРИМЕР ЦИФРОВЫХ НАКОПИТЕЛЕЙ НА МАГНИТНОЙ ЛЕНТЕ ПО ПРЕДМЕТУ «ТЕХНИКА РЕГИСТРАЦИИ ИНФОРМАЦИИ»

ИСТОРИЯ, ТЕНДЕНЦИИ И ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ РАЗЛИЧНЫХ НАПРАВЛЕНИЙ ПРЕДМЕТОВ ТЕХНИКИ КАК СХЕМА ПРЕПОДАВАНИЯ В ВУЗАХ, НАПРИМЕР ЦИФРОВЫХ НАКОПИТЕЛЕЙ НА МАГНИТНОЙ ЛЕНТЕ ПО ПРЕДМЕТУ «ТЕХНИКА РЕГИСТРАЦИИ ИНФОРМАЦИИ»
Yevgeniy Travnikov, гранд-конструктор впк ссср, кандидат технических наук, доцент

Розоринов Георгий, доктор технических наук, профессор

Толюпа Сергей, доктор технических наук, профессор

Крючкова Лариса, кандидат технических наук, доцент

Государственный Университет Телекоммуникаций, Украина

Участник первенства: Национальное первенство по научной аналитике - "Украина";

С истории начиная, но новое вперед продвигая
Мы сможем смело открыть на земле ворота рая,
И память в истории о ярких делах своих сохранить,
Только так творцам науки-техники следует жить!
ЕНИТ, ХХ1 век

В статье рассматриваются вопросы регистрации информации на базе цифровых накопителей на магнитной ленте, их классификация и перспективы дальнейшего развития и применения.

Ключевые слова: информация и её регистрация.

The article deals with the questions of registration information based on digital tape, their classification and the prospects for further development and use.

Keywords: information and registration

 

Введение

Если взять при преподавании в ВУЗах техники регистрации информации для каждого раздела, например, электромагнитной записи, лазерно-оптической, кинотелевизионной и другой, то следует давать сначала историю, тенденции и перспективы развития их, включающие краткую характеристику (введение), а потом подробно раскрывать разделы, тогда для студентов будет ясно и откуда, что появилось и куда дальше оно идет. Мы не должны уподобаться «Иванам, не помнящим свою историю». При этом у любознательных и неглупых возникает желание приложить свои знания для решения многих перспективных направлений по этой специальности, в чем убедились авторы - преподаватели университета телекоммуникаций г. Киева. Эта статья посвящена только одному вопросу, а именно, развитию цифровых накопителей на магнитной ленте, а таких вопросов и разделов в преподаваемом предмете может быть множество.

История

Прошло уже 115 лет с того времени (1899), как датчанин Вольдемар Поульсен изобрел и запатентовал аппарат магнитной записи, названный им Telegraphone. Несмотря на то, что запись на магнитную ленту (МЛ) была первой технологией, внедренной в компьютерную промышленность в 50-х годах ХХ века, быстро она стала развиваться лишь с 1980-х годов. Как это ни парадоксально, но снижение стоимости жестких дисков и развитие конкурентных методов хранения информации (магнитооптика, CD, DVD, Flash и т. п.), лишь стимулировало работу по совершенствованию накопителей на магнитной ленте (НМЛ) и они по-прежнему остаются лучшим решением для хранения больших объемов данных [1].

Внедрение оптических и нанотехнологий в изготовление НМЛ позволило существенно улучшить их эксплуатационные характеристики и укрепить свои позиции в иерархической структуре запоминающих устройств большой емкости.

Запись, которая используется в НМЛ, можно разделить на три вида:

  • 1. - наклонно-строчная запись (спиральная запись, helical scan);
  • 2. - продольная запись (линейная запись, linear);
  • 3. - продольно-серпантинная запись (серпантинная запись, linear serpentine);

Наклонно-строчная запись.

1950-е годы характеризовались резким подъемом мировой телевизионной промышленности. Ежегодно фиксировалось десятикратное увеличение числа телевизоров. Существовавший в то время формат продольной магнитной записи на ленту хорошо подходил для записи звука, но совершенно не удовлетворял нужды видеоиндустрии. В 1953 г. американский изобретатель Мастерсон получил патент на наклонно-строчную видеозапись, а японская фирма Тошиба выпустила студийный видеомагнитофон на ленте шириной 50,8 мм.(рис.01, рис.02), потом в 60-70 г. японская фирма SONY начала серийный выпуск катушечных бытовых видеомагнитофонов на МЛ 12,7 мм. (рис.03), а потом кассетных видеомагнитофонов (рис.04), где строчки видеозаписи располагались наклонно под углом 6-150 к базовому краю ленты. Максимальный наклон в наклонно-строчной записи может быть 450, что было применено в спутниковой аппаратуре специальной видеозаписи на видеоленте шириной 50,8 мм. Лекции истории развития можно отдать полную пару или полупару в зависимости от объема материала, но обязательно с предоставлением проспектов или «живых» промышленных образцов, помятую арабскую поговорку «лучше один раз увидеть, чем семь раз услышать».

Наклонно-строчная запись обеспечивает, с одной стороны, высокую емкость, а с другой – низкую продольную скорость движения ленты. Все устройства, реализующие этот формат, используют одинаковые по построению механизмы транспортирования МЛ. Однако они могут отличаться по типу и ширине МЛ, количеству и плотности размещения дорожек, особенностям механизма транспортирования ленты, а также по ряду других характеристик.

Наклонно-строчная запись на магнитной ленте(рис.1,а) .МЛ протягивается от подающей катушки к приемной, частично охватывая цилиндрический барабан (обычно угол охвата составляет 90°), на котором смонтированы по две головки записи и воспроизведения. Головки каждой пары располагаются напротив друг друга по диаметрам, пересекающимся под углом 90°. Ось цилиндра наклонена по отношению к продольной оси ленты на угол . Сам цилиндр в зависимости от типа устройства вращается с частотой от 2000 до 11500 об/мин. Лента движется со скоростью от 23,8 до 47,6 мм/с, однако поскольку одновременно записывается большое число дорожек, эффективная скорость достигает более 2,5 м/с.

DAT/DDS

Появление аппаратов цифровой записи звука системы DAT (Digital Audio Tape) считается революцией в бытовой электронике, сродни появлению цветных телевизоров [2]. Технические требования к формату DAT были сформулированы Комитетом по изучению DAT, который заседал в июле 1985 г. в Японии. В Комитете обсуждались два формата записи. Один из них, R-DAT, основывается на использовании вращающейся магнитной головки. Другой формат, который получил название S-DAT, предусматривает использование многодорожечной неподвижной головки. В 1989 г. компаниями Hewlett-Packard и Sony был разработан вариант формата R-DAT, названный DDS (Digital Data Storage), который позволял применять DAT для записи данных на МЛ. В картриджах DDS используется МЛ той же ширины – 3,81 мм, однако для обеспечения длительного и надежного хранения требования к ней были повышены.

Записываемые по диагонали короткие дорожки (их длина обычно в 8 раз превышает ширину ленты) содержат код коррекции ошибок ECC (Error Correction Code). Вторая головка формирует дорожки под углом 40o по отношению к первой (головки наклонены под углами ±20o), поэтому даже в случае перекрытия дорожек они могут быть правильно воспроизведены. С помощью головки воспроизведения выполняется проверка записи, и в случае обнаружения ошибки производится перезапись.

Каталог файлов хранится в начале ленты или в специальном файле на жестком диске. При восстановлении данных программа сначала полностью воспроизводит каталог, затем лента перематывается к нужному участку, и содержимое поступает в буфер контроллера. Для проверки целостности данных контроллер использует CRC (Cyclic Redundancy Check) - код. Если данные воспроизведены правильно, то содержимое буфера передается в системную память и записывается на жесткий диск.

В настоящее время встречается четыре модификации этого формата – DDS-1, DDS-2, DDS-3 и DDS-4, отличающиеся качеством магнитного покрытия ленты, ее длиной, скоростью транспортирования и плотностью записи данных, которая определяется способом записи.

Модификации DDS-3 и DDS-4 используют способ записи PRML (Partial Response Maximum Likelihood), то есть способ парциального кодирования и декодирования по методу максимального правдоподобия (по Витерби) [3]. Дополнительных по отношению к DDS-3 16 ГБ сжатых данных в модификации DDS-4 удалось добиться за счет увеличения длины ленты и уменьшения шага дорожек с 9,1 до 6,8 мкм. Однако развитие этого формата уже прекратилось. Например, компании Hewlett-Packard и Seagate отказались от разработки следующей версии – DDS-5.

MammothTape

Формат записи на МЛ шириной 8 мм заимствован из видеотехники. В середине 80-х годов группа инженеров из Storage Technology Corporation (STC) обратила внимание на то, что домашние видеосистемы содержат все необходимое для хранения данных. В 1985 г. они покинули STC и основали компанию Exabyte, с целью разработки НМЛ высокой емкости. Работая совместно с Sony, производящей механические компоненты, Exabyte выпустила в 1987 г. первое устройство наклонно-строчной записи для Unix-систем на 8-мм ленте. ленту и механизм ее транспортирования (рис. 1,б ). Это, в свою очередь, позволило применять для записи более тонкие и чувствительные магнитные материалы, а именно, ленту типа AME (Advanced Metal Evaporated), разработанную Sony специально для записи данных. В итоге удалось достичь 30-летнего срока эксплуатации картриджа. Динамически очищаемые головки увеличили период чистки с 30 до 72 часов. НМЛ Mammoth-1 имеет по две диаметрально установленные головки воспроизведения и записи (рис.1,в), вмещает 20 ГБ несжатых данных и обеспечивает скорость записи на ленту 3 MБ/с.

Более поздняя модификация НМЛ Mammoth-2 отличается улучшенной конструкцией блока вращающихся головок. На нем установлены взаимно перпендикулярно две пары диаметрально размещенных головок воспроизведения и записи (рис. 1,г). При этом операции записи и воспроизведения (проверки данных) осуществляются одновременно. В случае обнаружения ошибки перезапись выполняется сразу с помощью второй пары головок. Это позволяет достичь суммарной скорости передачи данных 12 MБ/с. Картридж вмещает 60 ГБ несжатых данных. Способ записи основан на модифицированном способе PRML. Устройства Mammoth-3, способны записывать 120 ГБ несжатых данных при скорости 18 MБ/с.

Аппараты AIT (Advanced Intelligent Tape) были разработана в 1996 г. компанией Sony с целью обеспечить поддержку приложений, интенсивно оперирующих с большими объемами данных. Ряд нововведений, таких, как более прочная и тонкая лента, улучшенный рабочий слой, новая технология головок и микросхема памяти, встроенная в картридж (MIC – Memory-In-Cassette), позволили получить высокопроизводительное устройство большой емкости и с очень низкой частотой ошибок, хорошо подходящее для ленточных библиотек и роботизированных хранилищ данных [4]. Для сжатия данных AIT использует разработанную IBM технологию Advanced Lossless Data Compression (ALDC) – разновидность алгоритма LZ1 (Lempel-Ziv 1) в классе алгоритмов, впервые предложенных Абрахамом Лемпелем (Abraham Lempel) и Якобом Зивом (Jacob Ziv) в 1977 г.. Она обеспечивает сжатие данных с коэффициентом 2,6:1 против типичного 2:1 для других технологий. В MIC хранится служебная информация, которая обычно размещается в первых сегментах ленты. Она включает в себя индексы, указывающие расположение файла на ленте, и поля данных, позволяющие приложениям записывать некоторую дополнительную информацию. Поскольку устройство способно самостоятельно выявить месторасположение искомого файла, отпадает необходимость воспроизводить идентификационные маркеры во время движения ленты. В результате поиск информации ускоряется примерно в 150 раз по сравнению со скоростью записи-воспроизведения. Еще одна особенность AIT заключается во встроенном механизме для очистки головок Active Head Cleaner, который включается только при появлении большого количества ошибок. То есть, необходимость такой операции определяется самим устройством, а не его регламентом.

Объявленная Sony программа развития устройств семейства AIT предусматривала удвоение скорости передачи данных и емкости каждые два года. Первые устройства AIT-1 появились в 1996 г. Они позволяли сохранять в одном картридже 25 ГБ несжатых данных и обеспечивали скорость записи 3 MБ/с. Второе поколение устройств – AIT-2 – запоздало и появилось только через три года. Как и было обещано Sony, емкость картриджа и скорость записи удвоились. Это стало возможным благодаря усовершенствованиям способа записи, схемы кодирования, конструкции лентопротяжного механизма и новой технологии изготовления головок записи Hyper Metal Laminate. Новые головки обеспечили более высокий уровень сигнала, что позволило на 50% повысить плотность записи. Емкость MIC была увеличена вдвое (64 KБ), а c помощью дополнительной информации среднее время доступа сократилось до 20 с по сравнению со 100 с для других технологий.

Емкость картриджа устройств третьего поколения –AIT-3 – составляет 100 ГБ несжатых (260 ГБ сжатых) данных, а скорость записи – 12 MБ/с (31 MБ/с) (рис. 1,д). Удвоение скорости передачи достигается за счет увеличения числа каналов до четырех. Устройство поддерживает интерфейс Ultra SCSI 160.

НМЛ AIT-4 имеет увеличенные на 100% объём и скорость записи. Это стало возможным, в частности, благодаря использованию магниторезистивных головок, которые позволили довести толщину дорожки записи до 2,75 мкм.

Компания Hewlett-Packard производит НМЛ — AIT 35 (4/8* МБ/с, 35/70* ГБ), AIT 50 (6/12* МБ/с, 50/100* ГБ) и AIT 100 (12/24* МБ/с, 100/200* ГБ). Носитель — картридж AIT 95х63х15 мм, старшие модели могут воспроизводить и записывать картриджи младших моделей. В планах Sony — выпуск устройств AIT-5 (48/96* МБ/с, 400/800* ГБ) и AIT-6 (96/192* МБ/с, 800/1600* ГБ). Кроме того, Sony разработала новый НМЛ Super-AIT и заявила о намерении производить НМЛ SAIT-1 (30/60* МБ/с, 500/1000* ГБ), SAIT-2 (60/120* МБ/сек, 1/2* ТБ), SAIT-3 (120/240* МБ/сек, 2/4* ТБ) и SAIT-4 (240/480* МБ/сек, 4/8* ТБ).

VXA. В связи с жесткой конкуренцией в сфере запоминающих устройств большой емкости НМЛ должны обеспечивать более высокие надежность, производительность и емкость при меньшей цене. Именно этими соображениями руководствовались основатели корпорации Ecrix, создавая фактически с нуля новый формат хранения данных на ленте (1999 г.), который позволил бы устранить стоимостные ограничения и невысокую надежность ленточных устройств.

В НМЛ с линейной или наклонно-строчной записью применяется так называемый потоковый метод (streaming). В потоковых НМЛ дорожки, содержащие тысячи байт данных, воспроизводятся за один проход воспроизводящей головки В процессе потоковой записи необходимо точно отслеживать положение ленты относительно привода, чтобы головка была точно ориентирована по отношению к дорожке, при этом скорость перемещения ленты должна быть постоянной. Чтобы обеспечить совмещение магнитной головки и дорожки данных на ленте, необходимы прецизионные механизмы транспортирования и жесткий контроль за положением ленты. Это снижает надежность и повышает стоимость устройства,

Помимо этого, потоковые НМЛ рассчитаны на постоянные скорость ленты и передачи данных. Однако в действительности данные редко принимаются или передаются на строго определенной и неизменной скорости. Дело в том, что, как правило, они пересылаются неравномерно, и в результате скорость передачи становится нестабильной. При каждом перерыве в потоке данных НМЛ останавливает ленту, отматывает ее назад, снова разгоняет до номинальной скорости и только после этого продолжает воспроизведение или запись данных. Эта последовательность операций называется обратным захватом (backhitching). Такая ситуация складывается, когда скорость поступления данных из базовой системы ниже быстродействия записывающего механизма. Есть много причин, которые не позволяют предоставлять НМЛ данные на скорости, в точности соответствующей его номинальному быстродействию. Вот лишь некоторые из них: перегрузка сети или загруженность процессора, мешающая поддержке соответствующей скорости доставки данных. В этом случае НМЛ опустошает буфер записи и останавливается, ожидая поступления новых данных. Если затем начать запись с текущего места, без обратного захвата, на ленте останется пустое пространство, не содержащее данных, - участок, промотанный вхолостую для разгона до номинальной скорости. В итоге лента будет расходоваться очень неэкономно.

Частые захваты существенно снижают производительность передачи данных и увеличивают время резервного копирования и восстановления при сбоях. Кроме того, такой процесс существенно снижает надежность хранения данных, так как резкие изменения направления движения ленты ускоряют ее износ. Истертые ленты сокращают время службы магнитных головок и становятся источником частиц и пыли, которые, в свою очередь, ускоряют износ механизма НМЛ.

Производительность потоковых НМЛ зависит от геометрии дорожек с данными: от их формы по длине носителя, от угла между дорожками и краем ленты, а также от расстояния от дорожек до края ленты. Дорожка может легко искривиться из-за деформации ленты, поскольку она представляет собой чрезвычайно длинную полосу намагниченного материала, несущего данные и расположенного на тонкой полимерной основе. Если дорожка искривлена или ее угол отличается от угла следа воспроизводящей головки, то возникают ошибки воспроизведения данных. Существует множество причин, по которым геометрия дорожки может сильно измениться. В обычных условиях наклон или изгиб дорожек вызывается флуктуациями температуры, влажности и натяжения в лентопротяжном механизме, а также износом и накопленными частицами.

Изменения в геометрии дорожек - не единственный фактор, влияющий на принципиальную возможность воспроизведения лент. Хорошо известно, что различия в конструкции механизмов НМЛ иногда не позволяют воспроизводить данные с аналогичной ленты, записанной на другом устройстве. Сложность конструкции и очень узкие рамки допустимых отклонений существенно влияют на совместимость записи на идентичных накопителях. В процессе работы и с течением времени ориентация головок может измениться, что также снижает надежность длительного хранения данных и совместимость лент.

В формате записи VXA (Variable-Speed Architecture) данные воспроизводятся и записываются пакетами. Это наиболее надежный и простой способ передачи данных, заимствованный из телекоммуникаций. Кроме того, формат VXA предусматривает многократное сканирование записанных данных в процессе их воспроизведения. НМЛ формата VXA подстраивается под реальную скорость передачи данных, что устраняет операции обратного захвата. Таким образом, исключаются факторы, приводящие к задержкам записи-воспроизведения, а также преждевременному износу ленты и механизмов. Такая конструкция НМЛ проще и значительно дешевле, чем конструкция потоковых устройств.

В формате VXA впервые объединены дискретный пакетный формат DPF (Discrete Packet Format), работа на разных скоростях VSO (Variable Speed Operation) и многократное сканирование OSO (Over Scan Operation).

Перед записью на ленту последовательности данных разбиваются на небольшие части, или пакеты. При этом применяются оригинальные алгоритмы воспроизведения после записи, чтобы удостовериться, что данные действительно записаны на ленту. Пакет данных состоит из 64 байт пользовательских данных, маркера синхронизации, информации об уникальном адресе, циклического избыточного кода CRC и кода исправления ошибок ECC. Каждая дорожка на ленте содержит 387 пакетов данных, которые записываются и воспроизводятся с применением специального буферного сегмента. В процессе воспроизведения все четыре головки сканируют ленту и воспроизведенные ими пакеты данных передаются в буферный сегмент (рис.2).

У каждого пакета есть уникальный адрес, по которому буферный сегмент в правильную последовательность пакетов, независимо от порядка, в котором они воспроизводились. Безошибочно воспроизведенные при первом проходе пакеты остаются в буфере. Другие пакеты воспроизводятся за последующие проходы и добавляются до тех пор, пока не будет восстановлена вся последовательность данных. В формате VXA применяется выполняемая в два этапа четырехуровневая процедура исправления ошибок. Во-первых, каждый пакет содержит ECC-код исправления ошибок Рида-Соломона (Reed-Solomon), который позволяет устранять ошибки, обычно вызываемые шумом или фазовыми сдвигами. Во-вторых, при сборке пакетов в буферном сегменте они размещаются в узлах матрицы, в которой для исправления ошибок применяется трехмерный ECC-код Рида-Соломона (по осям X, Y и по диагонали). Такая схема позволяет исправлять до двух ошибочных пакетов в каждой строке, столбце и диагонали буферного массива. Таким образом, в VXA вероятность появления ошибочного бита снижается до 10-17. Режим переменной скорости (VSO) позволяет устранить обратный задержки, и вызваны захватами износ ленты. Устранение захватов снижает и скорость износа механизма накопителя. При использовании формата VXA скорость МЛ как бы подстраивается под скорость поступления данных. В случае перерыва в передаче данных механизм останавливается и переходит в так называемый режим готовности к дальнейшей работе. Отсутствие захватов и режим готовности в VXA позволяют сократить время архивирования и восстановления данных. Например, время перехода НМЛ VXA из режима готовности в рабочее состояние составляет 25 мс, что почти в 80 раз меньше, чем максимальная длительность обратного захвата (в отдельных случаях эта величина достигает 2 с) в потоковом устройстве (рис. 3, а, б).

Благодаря режиму так называемой мягкой остановки при переходе в режим готовности в НМЛ VXA снижается износ МЛ. В потоковых НМЛ лента останавливается, отматывается назад, снова останавливается, а затем разгоняется до номинальной скорости .

НМЛ VXA, напротив, не изменяет направление движения МЛ. Лента останавливается, ожидает поступления очередных данных, затем начинает движение, а запись осуществляется с того места, где произошла остановка.

Многократное сканирование (OSO) устраняет ставшую неизбежной для ленточных механизмов необходимость совмещения дорожек и головок. Для нормальной записи или воспроизведения данных в потоковых устройствах на МЛ требуется обеспечить постоянную скорость ленты относительно головок в механизмах линейной записи или фиксированный угол дорожек в устройствах наклонно-строчной записи.

При замедлении МЛ отдельные ее части воспроизводятся несколько раз. Многократное сканирование позволяет неоднократно воспроизводить МЛ с физическими повреждениями, такими, как нарушение угла наклона дорожки или дефект рабочего слоя МЛ, и восстанавливать данные с помощью устройства контроля ошибок.

Во время работы НМЛ две пары вращающихся головок записывают на ленту два перекрывающихся набора дорожек. Первая головка в каждой паре записывает данные, а вторая - проверяет их целостность, выполняя "воспроизведение после записи" RAW (Read-After-Write). При вращении магнитные головки движутся по одной и той же траектории. Первая головка записывает дорожку на пустой ленте, а вторая - воспроизводит только что записанные данные. Далее первая головка записывает следующую дорожку и процесс повторяется. За один оборот барабана НМЛ VXA записывает пары идентичных пакетов под различными углами. Кроме того, выполняется так называемая запись с нулевым допуском ZTW (Zero Tolerance Write), которая гарантирует надежное сохранение данных на ленте. При этом вторая (замыкающая) головка воспроизводит только что записанные пакеты - так же, как и при выполнении RAW. Если с помощью ECC-кода обнаруживается пакет с ошибками, то НМЛ VXA записывает такой пакет повторно.

При воспроизведении данных в формате VXA используются все четыре головки. В этом случае пакеты воспроизводятся путем многократного сканирования и гарантируется, что каждый из них воспроизводится по крайней мере один раз. Геометрия дорожек и их наклон несущественны, ведь процедура воспроизведения пакетов от этих параметров не зависит. Такой подход исключительно эффективен для обеспечения совместимости VXA накопителей.

Возможна ситуация, когда дорожка смещена и совмещение со следом магнитной головки практически невозможно. В таком случае, пытаясь воспроизвести данные, потоковый накопитель осуществляет обратный захват и зачастую безвозвратно теряет данные с ленты. В VXA пакеты с данными размещаются в буфере по мере воспроизведения магнитными головками. Далее в буфере восстанавливается правильный порядок этих пакетов, а данные передаются системе. Следовательно, достигается высокая совместимость НМЛ.

Формат VXA позволяет создавать принципиально новые устройства со значительно более привлекательным соотношением цена/производительность и находить более надежные решения для профессиональных приложений класса предприятия, а также там, где требуется экономить средства. НМЛ VXA максимальная емкость картриджей для которых достигает 66 Гбайт (с компрессией 2:1), предлагаются в вариантах с интерфейсами SCSI-2 Single-Ended (SE), Ultra2 Wide SCSI (LVD/SE) и даже FireWire (IEEE1384).

Версия НМЛ VXA-1 позволяет записывать данные со скоростью до 6 МБ/c. Емкость буфера данных - 4 Мбит. Конструктивно приводы могут быть выполнены как встраиваемые или внешние устройства. Для них используется три типа носителей: V6 с оригинальной емкостью 12 ГБ (24 ГБ с компрессией), V10 - 20 (40) ГБ и V17 - 33 (66) ГБ при длине МЛ 62, 107 и 170 м, соответственно. Для сжатия данных также используется алгоритм ALDC. Среднее время безотказной работы НМЛ достигает 300 тыс. ч. На МЛ наносится специальное покрытие AME (Advanced Metal Evaporated), которое увеличило срок ее службы до 30 лет, причем за это время МЛ может выдержать 20 тыс. проходов. Стандартный DDS-носитель выдерживает только- 2 тыс. проходов.

Поскольку даже 66 ГБ данных для многих пользователей недостаточно, то в активе у Ecrix имеются устройства типа VXA RakPak, AutoPak и AutoRak. В частности, RakPak - это версия НМЛ VXA-1 для размещения в стандартной 48- см стойке. Блок высотой 1U включает два НМЛ VXA-1; таким образом, общая емкость устройства достигает 132 ГБ, а скорость передачи данных составляет 12 МБ/с. НМЛ VXA-1 совместимы практически с любыми операционными системами, в частности, с Windows, Linux, Novell, UNIX, OS/2 Warp и MacOS. Большинство операционных систем автоматически распознают эти НМЛ без специальной настройки.

AutoRak - это блок высотой 2U, представляющий собой автозагрузчик (autoloader) для стоечных систем, работающий с 10 картриджами. Максимальная емкость достигает 660 ГБ.

Вариант AutoPak имеет максимальную емкость (с компрессией) до 1980 ГБ (рис.4).

При использовании двух НМЛ VXA-1 данное устройство представляет собой мини-библиотеку RAIL (Redundant Arrays of Independent Libraries), оперирующую с 20 картриджами.

Версия НМЛ VXA-2 имеет емкость 80 ГБ и скорость обмена данными до 10 МБ/с.

Продольная запись

QIC/Travan

Кассетные НМЛ формата QIC (Quarter-Inch-Тape Cartridge) были выпущены компанией 3M в 1972 г. для нужд телекоммуникаций. Вскоре эти недорогие накопители стали использоваться в компъютерной технике, в частности, в автономных персональных компъютерах. Со временем формат был модифицирован – появились разновидности продольной записи с новыми свойствами. В частности, вариант формата Travan стал попыткой обеспечить наряду с повышенной емкостью обратную совместимость с более ранними форматами QIC. Хотя устройствами QIC и Travan уже не пользуются, технологии продольной записи продолжают совершенствоваться.

SLR

В 1996 г. компания Tandberg Data ASA предложила формат Scalable Linear Recording (SLR), для записи на МЛ шириной 6,35 мм. Используется полностью закрытый картридж с массивным металлическим основанием и установленными внутри подающей и приемной катушками (рис.5). Обе катушки приводятся в движение изоэластичным специальным ремнем, который имеет высокую и стабильную эластичность по всей длине и ширине. Картридж имеет лишь небольшое окошко для контакта головки записи-воспроизведения с МЛ и ролик, который сообщается с приводным ремнем внутри картриджа и с ведущим валом привода, расположенным на несущей плите механизма транспортирования ленты (МТЛ). Таким образом, МТЛ имеет минимальное количество движущихся частей (магнитная головка и ведущий вал), а, следовательно, максимальную надежность конструкции и самую высокую экономичность в энергопотреблении.

Рис. 5.

Кроме того, ввиду постоянного привода за наружный слой рулонов с магнитной лентой натяжение её от начала до конца остается неизменным, не надо делать систем слежения на изменением натяжения. Отличительное кассет типа изоэластик со стороны несущей алюминиевой пластины нет отверстий для привода от шпинделей МТЛ (гладкая поверхность).

Верхняя кассета рассчитана на применение магнитной ленты шириной 6.25 мм, в нижняя меньшая на магнитную ленту шириной 3,81 мм. Кроме того применяются и более совершенные кассеты, обеспечивающие более низкий коэффициент детонации фирмы Шлюмбержер (Франция) на магнитную ленту шириной 12,7 мм (правая внизу).

На МЛ при изготовлении наносятся специальные синхродорожки, которые всегда воспроизводятся при ее движении (как при записи, так и при воспроизведении), а сервосистема на основе воспроизводимого синхросигнала постоянно корректирует положение магнитной головки по высоте. Кроме того, головка записи-воспроизведения имеет дополнительный рабочий зазор, который позволяет воспроизводить только что сделанную запись, то есть образует сквозной канал записи-воспроизведения. Магнитная головка называется комбинированной. Использование сервосистемы позволяет существенно увеличить количество дорожек на ленте (до 192), не прибегая ни к каким другим приемам.

Начиная с модели SLR100 для записи используется способ Variable Rate Randomizer – один из вариантов PRML, разработанный компанией Overland Data специально для устройств продольной записи. Все эти усовершенствования способствовали увеличению как объема несжатых данных (50 ГБ), так и скорости записи (10 MБ/с). Компания Tandberg весьма высоко оценивал потенциал своего формата, обещая предоставить емкость до 800 ГБ на картридж и скорость записи до 13 MБ/с.

НМЛ SLR имеют меньшую стоимость, чем DDS4 и младшие модели могут быть использованы в системах начального уровня, где обычно применяют устройства DDS.

ADR

С появлением в 80-х годах CD-ROM многие предрекали закат НМЛ. Однако, новые исследования и технологии позволили НМЛ спокойно выдержать натиск оптических накопителей. Тем не менее, появление в 1999 г. новой компании OnStream с форматом Advanced Digital Recording (ADR) продольной записи на 8-ми мм ленту было до некоторой степени неожиданным. Компания OnStream была выделена из электронного гиганта Philips специально для разработки формата ADR. К основным инновациям формата ADR можно отнести:

  • · встроенные в МЛ средства сигнализации о положении головки сервосигнализация (buried servo signaling);
  • · многоканальная запись;
  • · переменная скорость обмена данными;
  • · повышенная надежность записи.

Сервосигнализация позволяет головке точно отслеживать движение МЛ, что дает возможность значительно повысить плотность размещения дорожек. Помимо этого, сервосигнализация используется для обеспечения целостности данных.

Известно, что магнитное покрытие ленты намагничивается относительно высокочастотным информационным сигналом только в тонком поверхностном слое (примерно 10% толщины). Если в этом же рабочем слое записывать сигнал более низкой частоты, то он проникает на большую глубину, и поверх него может быть записан информационный сигнал, то есть в этом случае в рабочем слое ленты сосуществуют два сигнала, располагающиеся в разных слоях. Более низкочастотный сервосигнал представляет собой ряд синусоидальных волн, записанных поперек ленты (рис. 6,а). Фазы четных и нечетных волн сервосигнала отличаются на 180°. Информационные дорожки пересекают синусоиды в точках, находящихся в противофазе, так что суммарный сигнал равняется нулю. При смещении головки воспроизводимая разность сервосигналов пропорциональна смещению, а направление смещения определяется фазой сервосигнала.

Другим нововведением формата является восьмидорожечная тонкопленочная магниторезистивная головка. Запись и воспроизведение восьми дорожек одновременно позволяют снизить скорость движения МЛ, сохранив производительность. В свою очередь, низкая скорость МЛ уменьшает трение и генерируемое тепло, потребление энергии, уровень шума и износ МЛ.

Наилучшая производительность НМЛ достигается в том случае, когда поток информации не прерывается. Это условие выполняется при низких скоростях обмена, когда компьютер всегда успевает обработать и доставить данные НМЛ. В потоковых НМЛ скорость движения МЛ постоянна, и в случае десинхронизации обмена МЛ приходится останавливать. Формат ADR позволяет непрерывно изменять скорость МЛ и скорость обмена от 0,5 до 2 MБ/с (для несжатых данных), согласуя их со скоростью обмена данными компьютера.

Что касается обеспечения целостности данных, то большинство НМЛ используют метод "воспроизведение в процессе записи" (Read-While-Write – RWW). В формате ADR это реализуется с помощью соответствующих головок воспроизведения. Сервосигнализация позволяет устройствам ADR на лету определять дефектные участки МЛ. Участок, на котором пропадает сервосигнал отмечается как дефектный, а запись возобновляется только при восстановлении сервосигнала. Более того, в НМЛ ADR используется код контроля ошибок как для горизонтальных, так и для вертикальных дорожек. В результате обеспечивается очень низкая вероятность ошибки 10-19.

В НМЛ ADR следующего поколения (ADR2.60IDE) количество дорожек на МЛ было увеличено вдвое (вместо 192 стало 384), емкость картриджа достигла 60 ГБ сжатых данных, а скорость записи – 5 MБ/с. Компания OnStream не сомневается в том, что НМЛ ADR и по цене и по функциональным возможностям являются оптимальным решением для серверов начального уровня.

Продольно-серпантинная запись

Этот формат записи на МЛ отличается от продольной записи тем, что операции записи-воспроизведения выполняются как при прямом, так и при обратном движении МЛ.

DLT (наклонно-строчная запись)

Формат записи DLT (Digital Linear Tape) разработан в середине 1980-х гг. компанией DEC (Digital Equipment Corporation), для своих знаменитых компъютеров MicroVAX. Первые коммерческие устройства появились в 1989 г., а в 1994 г. права на формат перешли к компании Quantum. НМЛ DLT имеет уникальный лентопротяжный механизм, минимизирующий контакт МЛ с направляющими роликами и головкой (рис. 6,б).

В НМЛ применяется двухмоторная система, управляемая компьютером, что позволяет с высокой точностью регулировать скорость движения МЛ для оптимизации операций записи-воспроизведения. Данные записываются по всей длине МЛ шириной 12,7 мм на параллельных дорожках, которые группируются в пары. При достижении конца МЛ головки устанавливаются в новую позицию, после чего выполняется запись в противоположном направлении. На МЛ размещается 128 или 208 дорожек. При записи используется метод SPR (Symmetric Phase Recording ), с помощью которого данные на смежных дорожках размещаются под разными углами ( обычно ±20o) (рис. 6,в).

Четырехканальная система записи-воспроизведения позволяет получить скорость обмена данными 5 MБ/с для несжатых данных. Достоверность информации обеспечивается кодами, контролирующими ошибки, а именно, кодом Рида-Соломона для каждых 64 КБ пользовательских данных, 64-битовым CRC и 16-битовым EDC.

Информация о данных хранится в самом начале ленты и считывается в память после установки картриджа. Изменение этой информации происходит в памяти устройства до тех пор, пока картридж не будет выгружен и буферные данные не записаны на ленту. Такой способ работы требует больше времени на операции загрузки и выгрузки МЛ из устройства, но позволяет очень эффективно использовать НМЛ при работе с большим количеством отдельных файлов. Информация о данных на МЛ сохраняется при потере или сбое питания и записывается на нее при его восстановлении. Формат записи на ленту позволяет очень быстро позиционироваться по архивам.

Три фактора определяют большую емкость НМЛ формата DLT. Во-первых, DLT использует МЛ шириной 12,7 мм. Во-вторых, его картридж почти вдвое больше 4- и 8-мм. В-третьих, МЛ практически полностью заполняет картридж, состоящий из одной катушки, в отличие от 4- и 8-мм устройств, которые имеют две катушки (причем одну пустую). НМЛ DLT предоставляет вторую катушку, которая подхватывает конец МЛ.

DLT-картридж имеет размеры: длина – 10,6 см, ширина – 10,5 см, высота – 2,5 см. Длина хранимой в нем МЛ может варьироваться от 363 м до 554 м. На корпусе картриджа имеется специальная защелка, предотвращающая случайную запись на МЛ. Обычно используются три типа картриджей, окрашенных в разные цвета: DLTtape III (серый), DLTtape IIIXT (белый), DLTtape IV (черный).

Технологические усовершенствования в НМЛ DLT8000 позволили увеличить его емкость до 40 ГБ (80 ГБ со сжатием), а скорость передачи данных довести до 6 МБ/с (12 МБ/с). Эти накопители полностью совместимы с НМЛ DLT4000 и DLT7000, в которых используются картриджи DLTtape IV. Кроме того, НМЛ DLT8000 может воспроизводить и запмсывать картриджи DLTtape III и DLTtape IIIXT.

НМЛ DLT предназначены для интенсивного использования в сетях среднего размера. Среднее время безотказной работы MTBF (Mean Time Between Failure) при полной нагрузке составляет около 200000 ч. Ресурс блока головок не превышает 30000 ч., а долговечность МЛ довольно высока – более 1 млн. проходов. Однако, следует помнить о том, что для заполнения DLT картриджа требуется около 50 проходов, тогда как для 8-мм только один. И все же для своих МЛ фирма Exabyte гарантирует лишь 1500 проходов.

Одним из недостатков НМЛ DLT является высокая потребляемая мощность. Устройствам AIT требуется в среднем 12 Вт, Mammoth – 15 ВТ, а DLT – 35 Вт.

В 1998 г. компания Quantum реализовала новый формат записи Super DLT (SDLT) в НМЛ DLT220N, который включил в себя целый ряд новшеств, в частности:

  • · оптически управляемую магнитную запись (Laser Guided Magnetic Recording – LGMR);
  • · оптическое слежение за дорожкой Pivoting Optical Servo (POS), являющееся ядром LGMR, и объединяющее магнитную запись высокой плотности с лазерной системой позиционирования головок;
  • ·  кластерные магниторезистивные головки (Magneto Resistive Cluster heads – MRC);
  • · усовершенствованный способ записи ERP (Enhanced Partial Response) –модифицированный вариант PRML;
  • · технологию изготовления металлопорошковой ленты AMP (Advanced Metal Powder, 1900 Э).

Объединение оптической и магнитной технологий позволило добиться качественно нового результата. Данные в SDLT записываются на одной стороне МЛ, а сигналы слежения за дорожками – на обратной. Это дает возможность не только очень точно позиционировать головки и соответственно повысить поперечную плотность записи, но и на 10-20% увеличить емкость МЛ. Поскольку серводорожки (три) нанесены на МЛ еще в процессе ее производства, то не требуется переформатирование МЛ. Сервосигналы вырабатываются известным методом трех лучей. Так как оптический способ слежения является бесконтактным, то удается надежно отслеживать как перпендикулярные, так и поперечные колебания МЛ во время ее движения. Помимо этого система LGMR хорошо защищена от случайных внешних воздействий.

SDLT имеет внутреннее микропрограммное обеспечение, которое управляет интерфейсом (SCSI), контролем ошибок, сжатием данных, скоростью ленты, форматированием данных.

В одном картридже первой модели DLT220N хранится 110 ГБ данных без сжатия (220 ГБ со сжатием), а скорость передачи данных достигает 11 МБ/с (22 МБ/с со сжатием). Поперечная плотность записи 35,3 дор/мм. Максимальная скорость по шине SCSI в пакетном режиме – 80 МБ/с. Среднее время наработки на отказ при 100% нагрузке составляет 250000 ч.

SDLT обеспечивает обратную совместимость с НМЛ DLT8000, DLT7000, DLT4000 и картриджами типа DLTtape IV.

LTO

В области НМЛ постоянно шла и идет необъявленная война форматов. Все описанные выше форматы являются патентованными, а это препятствует здоровой конкуренции. Для того, чтобы изменить в какой-то степени сложившуюся ситуацию компании Hewlett-Packard, IBM и Seagate Technology, разработали открытый для всех формат продольной (продольно-серпантинной) записи – Linear Tape Open (LTO). Новый формат позволяет создавать устройства с различными функциональными возможностями и техническими характеристиками, работающими как на отдельном сервере, так и в сложных сетевых средах, как с приложениями, где требуется быстрый доступ к данным, так и с такими приложениями, для которых более важным является их объем. Исходя из этих соображений были предложены две реализации формата LTO: Accelis, предназначенная для приложений, требующих быстрого доступа к данным, и Ultrium – для хранения больших объемов информации [4].

Несмотря на различия этих двух вариантов реализации, каждый из них содержит все ключевые особенности формата LTO. Что же касается самих особенностей, то в формате сделана попытка воплотить все лучшее из того, что наработано для устройств продольно-серпантинной записи.

Прежде всего увеличено число каналов записи-воспроизведения. Первая генерация LTO предусматривала 8 каналов, а в дальнейшем их число возросло. Улучшены также сервосистемы и конструкции магнитных головок, что обеспечивает точное их позиционирование и высокую плотность записи. Целостность данных поддерживается надежным логическим форматом, который включает алгоритм сжатия и сигнал на основе dk – ограниченного кода. Реализована динамическая перезапись данных, записанных на дефектных дорожках. Картридж содержит встроенную память LTO Cartridge Memory (LTO-CM). Наконец, записываемые блоки данных точно индексируются с помощью кодирования продольного положения на серводорожках. Это позволяет выполнять быстрый поиск новых блоков и упрощает обнаружение ошибок и восстановление данных.

С целью максимального использования магнитной поверхности формат LTO предусматривает разбиение МЛ на узкие зоны дорожек для записи. Число этих зон зависит от реализации формата: для Ultrium оно равно четырем, тогда как для Accelis – двум. Блок МГ покрывает одну зону и заполняет ее последовательно. Сверху и снизу каждой зоны располагаются сервополосы, информация в которых используется сервосистемой для управления положением блока головок.

Реализация формата Accelis – это быстрота доступа. Конструкция устройства направлена на обеспечение минимального времени доступа к данным, жертвуя при этом их объемом. МЛ сужена до 8 мм, соответственно количество дорожек уменьшено до 256, а ее длина равна 216 м. Это позволяет разместить 25 ГБ несжатых данных, при скорости обмена 10 MБ/с.

Картридж содержит две бобины (Ultrium – одну). Поскольку тракт МЛ полностью находится внутри картриджа, он может вставляться в НМЛ без предварительной перемотки в начало. Как следствие – среднее время поиска составляет менее 10 с. Формат Accelis был реализован в системе IBM Magstar MP 3570, но при решении реальных задач не смог показать преимуществ перед Ultrium, и его производство было прекращено.

Реализация формата Ultrium – это решение проблемы больших объемов. Данный формат предоставляет большую емкость и высокую скорость обмена. Первое поколение НМЛ LTO позволяло записывать 100 ГБ несжатых данных на одном картридже, при этом скорость обмена составляла 20 MБ/с. Сам картридж содержал 600 м МЛ шириной 12,7 мм. Блок головок записи-воспроизведения сконструирован таким образом, чтобы записываемые данные сразу же проверялись. При заполнении одной зоны МЛ блок головок перемещается, и запись производится в следующей зоне.

Устройства Ultrium поставляются сегодня на рынок, в частности, такими компаниями, как Hewlett-Packard, IBM и Seagate.

Накопители и носители информации LTO различных производителей совместимы между собой с учетом поколения. Формат LTO регламентирует совместимость процесса воспроизведения на два поколения назад, а процесса записи на одно поколение назад (рис.7).

Рис.7, 8. Накопители LTOформата Ultrium.

В настоящее время (2010 год) используется формат Ultrium LTO пятого поколения (LTO-5). НМЛ LTO-5 обеспечивает запись на одну кассету 1,5 ТБ несжатых данных, что условно соответствует 3 ТБ при аппаратном сжатии (табл. 1). Это связано с тем, что для 1 – 5 поколений предполагается средний коэффициент сжатия 2:1, а для 6 – 8 поколений – 2,5:1.

Таблица 1.

Основные параметры НМЛ LTO различных производителей

Параметр

Поколение

LTO-1

LTO-2

LTO-3

LTO-4

LTO-5

LTO-6

LTO-7

LTO-8

Год появления

2000

2003

2005

2007

2010

План

План

План

Физическая емкость

100 GB

200 GB

400 GB

800 GB

1,5 TB

3,2 TB

6,4 TB

12,8 TB

Максимальная скорость, Мбайт/с

15

40

FH:80

HH:60

FH:120

HH:80

180

270

315

472

Поддержка WORM

Нет

Нет

Да

Да

Да

Да

Да

Да

Поддержка шифрования

Нет

Нет

Нет

Да

Да

Да

Да

Да

Поддержка разбиения на разделы (partitioning)

Нет

Нет

Нет

Нет

Да

Да

Да

Да

Толщина ленты, мкм

8,9

8,9

8,0

6,6

6,4

 

 

 

Длина ленты, м

609

609

680

820

846

 

 

 

Количество дорожек

384

512

704

896

1280

 

 

 

Количество головок

8

8

16

16

16

 

 

 

Количество проходов на полосу

12

16

11

14

20

 

 

 

Линейная плотность, бит/мм

4880

7398

9638

13300

15143

 

 

 

Способ записи

(1, 7)

PRML

PRML

PRML

NPML

 

 

 

 

В НМЛ формата LTO используются картриджи типа RW (Read/Write — МЛ для воспроизведения и записи), типа WORM (Write Once, Read Many — картриджи со специальной электронной схемой, допускающей только однократную запись и многократное воспроизведение), а также чистящие картриджи UCC, совместимые со всеми устройствами, для проведения технического обслуживания НМЛ (рис.8).

Лента внутри картриджа LTO наматывается на одну катушку, являющуюся при установке картриджа подающей. На конце ленты закреплен специальный концевик (рис.8,в), который используется НМЛ для надежного захвата ленты и фиксации ее на приемной катушке, находящейся внутри накопителя.

17. Концевик на ленте картриджа Ultrium LTO.

Каждый картридж LTO содержит специальный встроенный чип LTO-CM (Cartridge Memory) (рис.8,г). В 1-3 поколениях этот чип предоставляет доступ к 128 блокам памяти, по 32 байта каждый, то есть к 4096 байтам. В LTO-4 его емкость увеличена до 8192 байт. Данные памяти могут считываться или записываться поблочно при помощи специального бесконтактного RFID - считывателя. Содержимое памяти используется для идентификации лент и для опознавания НМЛ поколения LTO.

Каждый НМЛ LTO содержит считыватель для LTO-CM. При этом выпускаются как внешние считыватели, для использования в составе ленточных библиотек, так и автономные считыватели. Некоторые из них средствами LTO-CM позволяют временно заблокировать доступ к данным на картридже до ввода разрешающего доступ ключа, что может использоваться, например, при перевозке картриджей с конфиденциальной информацией.

Цвета картриджей LTO Ultrium стандартизированы большинством производителей, чтобы легко визуально отличать различные поколения (табл. 2).

Таблица 2.

Цвета картриджей LTO Ultrium различных производителей

Производитель

UCC

LTO-1

LTO-2

LTO-3

LTO-4

LTO-5

Официально подтверждённые консорциумом LTO производители

EMTEC

Чёрный

Чёрный

Пурпурный

   

FujiFilm

 

Чёрный

Пурпурный

Серо-синий

Зелёный

 

HP

Оранжевый

Синий

Тёмно-красный

Жёлтый

Зелёный

 

IBM

Чёрный

Чёрный

Пурпурный

Серо-синий

Зелёный

 

Imation

 

Чёрный

Пурпурный

Сине-серый

Зелёно-синий

 

Maxell

Серый

Чёрный

Пурпурный

Сине-серый

Зелёно-синий

 

Quantum

Чёрный

Чёрный

Пурпурный

Синий

Зелёный

Кирпичный

Sony

 

Чёрный

Пурпурный

Серый

Зелёный

 

Tandberg

Серый

Чёрный

Пурпурный

Сине-серый

  

TDK

Серый

Чёрный

Пурпурный

Сине-серый

Сине-зелёный

 

Другие производители

Overland

    

Зелёно-синий

 

RPS

 

Чёрный

Пурпурный

   

StorageTek

  

Пурпурный

 

Зелёный

 

Verbatim

 

Чёрный

Пурпурный

Сине-серый

  

….

      

Электромагнитная многоканальная продольная запись на магнитной ленте
для аппаратуры исследования планеты Марс.

В 1980 году американская фирма Bell end Howell разработала широкий ряд аппаратуры для продольной многоканальной (до 42) электромагнитной записи на магнитную ленту шириной 25,4 мм и назвала это поколение «Mars- 1000,1400,2000 и др.(рис.9). Все аппараты для уменьшения веса и размеров в плане имеют только оосное (одна над другой) расположение катушек типа 2 (стандартных). Самые большие катушки были применены в аппарате Mars-2000 диаметром 405 мм (№ 40).

Магнитные головки были применены с шахматным расположением сердечников, тракт ленты был применен с замкнутой рабочей зоной с двумя ведущими валами, обеспечивающим самые высокие параметры по стабильности мгновенной скорости движения магнитной ленты.

Новые горизонты

Для создания существующих магнитных дисков применяются технологии, при которых на диск напыляют верхний один слой магнитотвердого материала- носителя информации (рис.10,а).

При этом осуществляется при продольном перемещении ленты известная всем продольная запись. Новый способ, предложенный фирмой Fufitsu (рис.10,б), включает дополнительный подслой из магнитомягкого материала (низкоуглеродистого железа) и применения вертикального (перпендикулярного) намагничивания, что позволяет достичь в восемь раз большей плотности записи. Ею предлагается сначала нанести кобальт-рутений-кобальтовый слой, являющийся сложным ферромагнетиком (магнитотвердым материалом), который оказывает физическое влияние на магнитный слой. Суть этого влияния состоит в повышении стабильности магнитных полей записываемого слоя и предотвращения спонтанного размагничивания, и, следовательно, потери информации. Это явление учеными ещё пока до конца не изучено. Тем не менее, такая технология позволяет применять перпендикулярную запись и повысить плотность записи до 50 Гбит/кВ. см. Данной технологией заинтересовались многие производители жестких магнитных дисков. А можно задать вопрос, а почему бы эту технологию не попробовать применить для гибких магнитных дисков? Изготовить такую двухслойную магнитную ленту и провести тщательные эксперименты, может это также даст прорыв и для электромагнитной записи на ленту! Вот интересное и достойное применение мозгов молодых инженеров и ученых.

Выводы:

1. Следует отметить, что история накопителей на магнитной ленте насчитывает уже более века, но и сегодня, когда речь идет о дешевом (в пересчете на один мегабайт) и надежном резервировании и безопасном хранении больших объемов данных, современным ленточным накопителям никакие другие устройства не могут составить конкуренцию.

2. Альберто Пасе, глава подразделения CERN, ответственного за обработку и хранение информации, отмечает, что для долгострочного хранения данных лучше использовать ленточные накопители, которые имеют четыре основных преимущества перед жесткими дисками: 1. - скорость- информации со стимера, считывается в четыре раза быстрее,2- надежность, 3- рекордно низкое энергопотребление, 4- безопасность и стоимость- 4 цента против 10 центов за 1ГБ дисков.

При этом инженер IВМ Эвангелос Элефтериу считает что информацию с ленточных накопи телей можно считать спустя 30 лет, в с жестких дисков не более 5 лет.

3. Эвангелос Элефтериу поставил перед собой задачу разработать картридж для стимера плотностью 100Гбит на квадратный дюйм и оборудование, которое сможет считывать с него информацию. Картридж такой плотности может хранить более 100ТБ информации. Он надеется, что первый прототип такого кассетного накопителя предполагается получить уже в 2014 году.

4. А последовать в решениях новых горизонтов японских фирм для магнитных лент, это разве не стоящее направление.

5. Максимально сопровождать лекционный материал демонстрацией графическим материалом (проспектами или «живыми» образцами промышленной продукции).

 

Литература:

  1. Никамин В.А. Цифровая звукозапись. Технологии и стандарты. – СПб.: Наука и техника. – 2002. – 247 с.
  2. Цифровая звукозапись: руководство по CD, мини-дискам, SACD, DVD(A), MP3 и DAT: пер. Дж. Маес, М. Веркамен. – 4-е изд.– М.: Мир. –2004. – 350 с.
  3. Wu Zining. Coding and iterative detection for magnetic recording channels.–Kluwer Academic Publishers. – 2000. – 159 c.
  4. Розорінов Г.М., Брягін О.В., Неня О.В. Сучасні магнітні накопичувачі для систем обробки акустичної інформації // Реєстрація, зберігання і обробка даних. 2003. – Т.5, №3. – С. 91-105.
  5. Травников Е.Н. Механизмы магнитной записи. К. «Техника», 1976 , 465 с.
  6. Травников Е.Н. Исследование тенденций развития записи звука, изображений и цифровой информации электромагнитным способом. Сборник международной академии науки и высшего образования (МАНВО), 21-26 2013 г. С.44-62.
  7. Травников Е.Н., Тумаркин Н.В., Староватов А.А., Омельяненко В.И. Мы были первыми в СССР и мире по разработке и оснащению электромагнитной записью космонавтов в действующих космических аппаратах отечественной промышленности. Сборник МАНВО, 28.03.- 02.04. 2013 г.
  8. Гончаров А.В., Лазарев В.И., Пархоменко В.И. Техника магнитной видеозаписи» Энергия» ,1978г. 400с.
  9. Цифровая звукозапись. Пер.с англ.М. «Мир» ,2004 г.350с.
  10. Лишин Л.Г. Магнитная запись цветных изображений. М. «Энергия» 1979г.117с.
  11. Материалы из Интернета.
  12. В.А. Бургов. Основы кинотелевизионной техники. М. «Искусство», 1964 г.613 с.
0
Ваша оценка: Нет Средняя: 7 (3 голоса)
Комментарии: 6

Артамонова Елена Николаевна

Учебно - информативная работа представлена в логически завершенной форме: приведены исторические сведения о магнитной записи информации, ее общей схеме функционирования, явлении электромагнитной индукции при считывании информации, эволюции ленточных устройств и магнитных покрытий и т.д.

Горбийчук Михаил Иванович

Уважаемые коллеги! Статья интересно изложена как в научном, так и методическом плане. Этот материал будет полезен преподавателям и студентам соответствующих специальностей, а также все кто интересуется вопросами хранения информации в больших объёмах. С уважением д-р техн. наук, проф. М. И. Горбийчук

Травников Евгений Николаевич

Уважаемый профессор МГУ М.Ю. Трещалин! Большое спасибо за уже неоднократную добрую оценку нашей скромной работы в об- ласти преподавания в университете телекоммуникаций г. Киева. Желаем Вам и Вашему сыну только дальнейших творческих успехов, с уважением Травников и его коллеги.

Симонян Геворг Саркисович

Дорогой Евгений Николаевич! Как всегда с интересном читаю Ваши статьи. Отличная работа С уважением Геворг Симонян.

Травников Евгений Николаевич

Уважаемый Геворг Симонян! Спасибо за положительную оценку нашей скромной работы на пользу образования, желаем Вам только творческих успехов, Ваш Травников и его коллеги.

Трещалин Михаил Юрьевич

Уважаемые коллеги! Прекрасный обзор материалов о накопителях. Даны обоснованные рекомендации по использованию ленточных накопителей. Как и предыдущие Ваши работы, эта статья весьма полезна для студентов! Желаю дальнейших творческих побед. С уважением д.т.н., профессор М.Ю. Трещалин
Комментарии: 6

Артамонова Елена Николаевна

Учебно - информативная работа представлена в логически завершенной форме: приведены исторические сведения о магнитной записи информации, ее общей схеме функционирования, явлении электромагнитной индукции при считывании информации, эволюции ленточных устройств и магнитных покрытий и т.д.

Горбийчук Михаил Иванович

Уважаемые коллеги! Статья интересно изложена как в научном, так и методическом плане. Этот материал будет полезен преподавателям и студентам соответствующих специальностей, а также все кто интересуется вопросами хранения информации в больших объёмах. С уважением д-р техн. наук, проф. М. И. Горбийчук

Травников Евгений Николаевич

Уважаемый профессор МГУ М.Ю. Трещалин! Большое спасибо за уже неоднократную добрую оценку нашей скромной работы в об- ласти преподавания в университете телекоммуникаций г. Киева. Желаем Вам и Вашему сыну только дальнейших творческих успехов, с уважением Травников и его коллеги.

Симонян Геворг Саркисович

Дорогой Евгений Николаевич! Как всегда с интересном читаю Ваши статьи. Отличная работа С уважением Геворг Симонян.

Травников Евгений Николаевич

Уважаемый Геворг Симонян! Спасибо за положительную оценку нашей скромной работы на пользу образования, желаем Вам только творческих успехов, Ваш Травников и его коллеги.

Трещалин Михаил Юрьевич

Уважаемые коллеги! Прекрасный обзор материалов о накопителях. Даны обоснованные рекомендации по использованию ленточных накопителей. Как и предыдущие Ваши работы, эта статья весьма полезна для студентов! Желаю дальнейших творческих побед. С уважением д.т.н., профессор М.Ю. Трещалин
Партнеры
 
 
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
image
Would you like to know all the news about GISAP project and be up to date of all news from GISAP? Register for free news right now and you will be receiving them on your e-mail right away as soon as they are published on GISAP portal.