1500py470 (1500py470) wrote,
1500py470
1500py470

О головках для чтения лент БЭСМ-6

И уносят меня, и уносят меня в цветную звенящую хрень - 3 белых коня, 2 красных слона, пингвин, бегемот и олень... Да врождённое чувство прекрасного требует от меня использовать для чтения БЭСМовских ленточек свежеизготовленные по интегральной технологии с микронной точностью магниторезистивные головки, однако пара таких моих добродетелей как лень и нетерпение призывают идти по пути Королевы (или Герцогини, с памятью у меня см. название журнала) из Алисы, которая запросто могла бы сделать это ещё сложнее...



Меня часто спрашивали, и много раз приходилось вступать в долгие объяснения в комментариях, почему в случае чтения лент от БЭСМ итп на студийном магнитофоне хватит у АЦП 192К отсчётов, а в случае запуска оригинального НМЛ в автономном режиме у меня не вызывает доверия АЦП меньше чем на 2М. Надеюсь этот пост будет полезным для членов Общества дровосеков Бердичева по изучению Мишны и прочим людям которым не чуждо просвещение. По этой причине наш короткий рассказ начнём от печки, надеюсь эта запись будет меньше чем на 4 часа для прочтения и 64К букв.

Gdem.jpg


Все магнитные головки имеют сходную конструкцию, в простейшем случае они представляет собой катушку индуктивности намотанную на сердечник с магнитным зазором, представляющим собой промежуток в магнитопроводе, заполненный немагнитным материалом. Силовые линии магнитного поля, огибая магнитный зазор, проходят через поверхность движущейся возле магнитной головки ленты, или другого магнитного носителя. При малой скорости носителя относительно головки (аналоговые магнитофоны, флоппи-дисководы, устройствах считывания магнитных карт итп) между носителем и сердечником происходит непосредственный контакт, при больших скоростях (видеомагнитофоны, R-DAT, жёсткие диски итп) возникает воздушный зазор и МГ парит над носителем.

При движении носителя мимо магнитного зазора остаточная намагниченность воздействует на магнитное поле магнитопровода и наводит ЭДС в обмотке головки, усиливая этот сигнал производят чтение с магнитного носителя. Если через обмотку магнитной головки пропускать переменный ток, магнитное поле в зазоре головки изменяет намагниченность участка магнитного носителя возле рабочего зазора, что позволяет стирать и записывать информацию на носитель. В считывающих головках жёстких дисков используют эффект магнетосопротивления (используют эффект гигантского и туннельного магнетосопротивления).



Для обеспечения совместимости записей, сделанных на разных магнитофонах, большое значение имеет правильное пространственное расположение МГ по высоте и наклону относительно ленты, согласно принятым стандартам для данного типа МГ и носителя –> стандарт на формат записи. Особенно сильно влияет на совместимость записей совпадение азимутов магнитных головок (угла между магнитным зазором головки и кромкой ленты) при записи и воспроизведении. Несовпадение азимутов всего на единицы угловых минут, приводит к резкому ухудшению воспроизведения высоких частот. Из этого следует необходимая тотальная юстировка магнитных головок. Многие надеюсь помнят в советских магнитофонах, специально обученое отверстие в передней или задней панели, для юстировки головки «на слух», по максимуму воспроизводимых высоких частот или вкусу крутящего.

Ширина магнитного зазора ещё определяет и такой важный параметр, как минимальная длина волны записи (она равна удвоенной ширине магнитного зазора) –> максимальной частоты воспроизводимого сигнала. Эффективность воспроизведения сигналов с длиной волны меньших минимальной, резко снижается из-за того, что намагниченные участки, проходя мимо зазора МГ, создают поля разных знаков, частично компенсирующие друг друга. Если ширина магнитного зазора равна или кратна длине волны записи, выходной сигнал воспроизводящей магнитной головки падает до нуля. Аналогично, при попытке записать сигнал, который при выбранной скорости движения носителя образует волны, длина которых меньше удвоенной ширины магнитного зазора записывающей головки, происходит их частичное размагничивание, и уровень записанного сигнала резко снижается.



Ширина магнитного зазора может составлять от нескольких нанометров (у головок жёстких дисков) до десятых мм (ГС бытовых магнитофонов). В сочетании с скоростью движения магнитного носителя, ширина магнитного зазора определяет верхнюю границу записываемых и воспроизводимых частот тракта магнитной записи, выше которой уровень записи и воспроизведения резко снижается. Её можно расчитать:



где:

f — максимальная частота в КГц,
V — скорость движения носителя в м/с,
l — ширина магнитного зазора в мкм.

Нужно конечно ещё рассчитывать ширину (как правило равна ширине дорожки) и глубину магнитного зазора, учитывая материал наполнителя, но это сейчас не важно. В процессе работы как зазор, так и поверхность магнитных головок засоряются осыпающимся с ленты магнитным слоем и потому подлежат периодической очистке. По этой самой причине с учётом плачевного состояния, и почтенного возраста лент которые предстоит считать. Эту операцию стоит делать с визуальным контролем за лентой и очисткой МГ через каждые 1-2 метра. Может это и паранойя, но лишним не будет.

При снижении скорости воспроизведения упадёт амплитуда сигнала. Но это сейчас не вопрос при нынешней элементной базе.

LOGO_BESM6_2.jpg

Интерфейс для управления НМЛ в автономном режиме.
Без инструкции всем понятен?


Конструкция МГ обязательно должна содержать экран, защищающий от внешних электромагнитных полей и постоянных магнитных полей, вызванных паразитной остаточной намагниченностью окружающих деталей лентопротяжного механизма. При работе механические вибрации воздействующие на головку, находящуюся в постоянном магнитном поле, приводит к возникновению микрофонного эффекта, в случае плохого экранирования.

Запись на ленту в НМЛ БЭСМ-6 велась постоянным током методом без возвращения к нулю, поэтому на считывающей головке возникали короткие импульсы только в момент смены полярности на ленте. Стирание происходило по хардкору постоянным магнитом, и допускалось остаточная намагниченность на уровне 4% от номинальной. Для повышения надёжности считывание производилось по двум уровням малому М и большому Б. В случае считывания вслед за малым сигналом, большого сигнала той же полярности, малый сигнал рассматривался как ошибка и игнорировался.

g3_36_3


Иметь не однородную плотность записи вдоль МЛ вполне естественно, и если мы посмотрим как на единичку в бенчмарке на НМЛ от ИБМов 360 и совместимых с ними ЕСов, то узрим, что допускаемые откланения могут быть +/- 4%, и на этом фоне возможное растяжение ленты вполне себе живёт в этих допусках. Но с первыми накопителями у БЭСМ-6 всё было много любопытнее, и очень сильно зависило от напряжения в сети, окружающей температуры, времени работы, человеческого фактора, а самое главное фаз луны, погоды на марсе и самое главное как давно человеки пользовались Медным Тазом, ну когда вареньем запасались или для каких других целей ещё его использовали!

Сигнал СИЗ синхроимпульс записи для НМЛ БЭСМ-6 формировался от внешнего источника синусоидального сигнала, а именно от внешнего генератора Г3-33 или Г3-36, эти генераторы имеют одну волшебную особенность, точность градуировки шкалы +/- 6%, и это не считая дрейфа от времени, температуры, напряжения в сети. Если очень аккуратный человек со всем тщанием выставит на шкале 160 кГц, то на выходе будет без проблем что-нибудь в диапазоне от 150 до 170 кГц. Именно для того, чтобы получить частоту следования слогов в 40 кГц, делили частоту 160 кгц и заодно за счёт этого формировали СИЗ немного хитрее, чем когда стали использовать в этих НМЛ встроенный генератор на 40 кГц. Кстати любопытный вопрос насколько они были точными, и главное друг от друга отличались.

BESM6_TAPE_1


Посмотрите на дорожку номер 3 (на настоящей денте он писался на дорожку №1) где в масштабе показана дорожка РСИ разметочного синхроимпульса, на 1 и 2 дорожках видно, что могло получаться совершенно штатным образом, соответственно при переходе с лентой с одного накопителя на другой, в другом месте могло закономерно складываться впечатление, что плёнка просто зверски растянута. КМК в этом деле здорово влиял человеческий фактор, но и он при должном знании и/или желании позволял и побороть это дело. Сигнал с РСИ служил для разметки зон, и по нему НМЛ проматывало ленту на зону вперёд или назад, останавливаясь всегда между ними. Когда для НМЛ стали использовать 40 кГц встроенный генератор, возможность подстройки частоты была кто-нибудь сейчас знает?

b6tape.jpg

Тот самый зазор между зонами.



Теперь подойдём к двум более важным служебным сигналам, более поздние версии НМЛ БЭСМ-6 ИЫ3.060.001 записывали на две дорожки №6 и №10 одинаковую информацию – СИЧ синхроимпульс чтения с частотой 40 кГц, это синхросигнал СИЧ записывался с задержкой на 8 мкс, относительно 10 информационных сигналов и контрольного. Сейчас дорожка 3 служит примером информационной дорожки, а на 4 записан сигнал СИЧ с задержкой 8 мкс. Он дублируется на две служебные дорожки, и при чтении сигналы с них суммируются. Полученный сигнал назывался 1СиЧ. Ещё три сигнала 2/3/4 СиЧ формировались RC цепочками из 1СиЧ – 2СиЧ с задержкой 5 мкс, 3СиЧ с задержкой 4 мкс и 4СиЧ с задержкой 1 мкс от 1СиЧ. Они были нужны чтобы аппаратно исправлять ошибки записи с помощью двух компараторов и двух регистров чтения.

Однако во время оно, минимум первые пять-шесть лет пока НМЛ были с внешними, а не внутренними генераторами, два сигнала СИЧ были разными, посмотрите дорожки 5 и 6, один из них отставал, а другой опережал информационный сигнал на 4 мкс, и они были нужны для уменьшения уровня помех и ложных срабатываний при считывании, один использовался для чтения 0, а другой 1, благо полярность сигнала с головки чтения была разной. Когда 40 кГц получалась с делителя частоты, не было проблемы получить сигнал с опережением и задержкой. Очень любопытный вопрос, насколько увеличилась надёжность при переходе с НМЛ БЭСМ-6 ИЫ3.060.000 к НМЛ БЭСМ-6 ИЫ3.060.001?

(без названия)


Если мы будем воспроизводить ленту со скоростью 38.1 см/с вместо 2 м/с и проводить оцифровку звука с студийного магнитофона на 192К, то мы получим разрешение на "цифровом образе" записи примерно в одну микросекунду, с учётом тех разбросов плотности записи которые могут быть. Длительность импульса при смене полярности на ленте растянется в 5+ раз за счёт снижения скорости воспроизведения, и кроме того примерно от 1 до 5 раз за счёт более широкого зазора ауди МГ, в худшем случае зазор головок на студийном магнитофоне будет равен зазору на МГ в НМЛ.

С учётом того, что если ленту оцифровывать несколько раз подряд, ведь если у нас у какого STAUDERа или TASCAMа скорость +/- 0,1% при воспроизведении гуляет. Длина одного бита при плотности записи 20 бит на мм составляет 50 мкм (все понимают, почему аудио головка стирающая не сможет их считать?), а длина зоны может отличаться в крайних случаях на 31 мм при записи на НМЛ и при нескольких последовательных воспроизведениях мы можем получить разницу в 10-11 потерянных или ложно появившихся бит. 192К должно заведомо хватить для снятия информации, для лент от БЭСМ-6. У нас получается примерно 25 отсчётов на каждый считываемый бит, этого должно хватить для чёткого выделения кодового импульса с учётом всех возможных погрешностей.

192-large


А если сделать несколько воспроизведений со смещением магнитной ленты по вертикали например через 0.1 мм с 24 битным разрешением АЦП, то возможно получится снять и то, что раньше было на ленте записано, и разобраться с тем какой уровень записи тогда читался за малый, какой за большой, и какие превышения большого уровня записи, считавшиеся за ошибку тогда были. Учитывать изменяющиеся со временем задержки СИЧ, их задержки относительно кода, будет очень важно при расшифровке "цифрового образа" ленты, если энти дела не учитывать в программе, то всё дело может накрыться Медным Тазом, о котором было уже рассказано.

Дровосеки, помните об этом!

В случае работы с сырыми даными после оцифровки нужно учитывать, что количество отсчётов между синхроимпульсами может меняться и в пределах одной зоны, и в разных зонах, и естественно при нескольких последовательных чтениях одной зоны. Не стоит использовать одну константу, медный таз явится в таком случае может. Много практичнее будет перевести в код каждый оцифрованый проход, а потом уже сложить разные дорожки в один файл. Если в каком-нибудь ProTools сложить и совместить дорожки с визуальным контролем по дорожкам с синхроимпульсами, то можно сразу выделить все 10 бит и контрольный бит за один проход, но даже если работать с предварительно подготовленными даными, всё равно нужно помнить о не православности использовать одну константу, помните синхроимпульсы гулять могут как захотят, они тогда ещё тёпленькие, аналоговые были. Большой и малый уровень тоже прийдётся определять для каждой дорожки отдельно.

BESM6TAPE_XXL.jpg

НМЛ БЭСМ-6 ИЫ3.060.000 или ИЫ3.060.001


Почему не понизить аналогично в 5-10 раз скорость воспроизведения у этого мегадевайса, и счастливо пользовать АЦП с 200-250К отсчётов в секунду. Ёжики конечно противники всего хорошего, доброго, светлого и особливо демократии, но эксплуатировать вот такой моторчик, вероятно полувековой давности, с частотой питающего напряжения 5-10 Гц?! На такое может пойти только человек с пониженной социальной ответственностью! Меньше 300 оборотов в минуту и почти постоянный ток выпустят из него весь волшебный дым, меньше чем за час даже в стартстопном режиме, гарантировано. Такой хоккей нам не нужен! А если устроить задымление в музее АБ в сказочном городе Сарове?! Это будет позор на весь сказочный лес, а то и как терроризм международный кто-нибудь такое дело определит.

electrodvigatel__aol-011-4.jpg


Вот по вышеизложенным причинам четыре вот таких коробочки от L-card, это тот минимум на который можно ориентироваться, если рассчитывать на успех при запуске НМЛ БЭСМ-6 в автономном режиме.

e20-10.jpg


Таким образом изучив расположение 14 дорожек на ленте, можно сделать вывод, что если мы будем использовать магнитофон с 16 каналами на дюймовой ленте, то нам нужно произвести минимум четыре, лучше пять чтений подряд, сдвигая ленту относительно головок на 0,23 мм. Нужно понимать, что на некоторых дорожках может быть записано всего несколько импульсов, и совмещение последовательно считанных ланых можно сделать только по синхросигналам.

Калиброваный материал такой толщины с января лежит, ёжики они запасливые и в январе заначили калиброваные по толщине материалы 0,15/0,2/0,21/0,22/0,23/0,25/0,30 и 0,50мм. Запас, это всегда хорошо.



Однако если мы учитываем состояние и почтенный возраст ленточек, 4-5 проходов могут завершиться плохо, однако если мы будем крутить ленту на магнитофонах с 12 дорожек на дюйм, или 24 на два дюйма, то мы можем уложиться в три считывания.



А это наводит на мысль, выкинуть ГЗ и ГС, заменив их на ГВ установленные со смещением. Отюстировав такой блок головок, появится возможность считывать ленту за один прогон.



Дровосеки, помните об этом!

В случае работы с сырыми даными в случае когда все дорожки с трёх разных МГ были после оцифровки записаны одновременно, нужно учитывать как и раньше, что количество отсчётов между синхроимпульсами может меняться и в пределах одной зоны, и в разных зонах, и естественно при нескольких последовательных чтениях одной зоны. Не стоит использовать одну константу, медный таз явится в таком случае опять может. Однако если в каком-нибудь ProTools не сложить и совместить дорожки с визуальным контролем по дорожкам с синхроимпульсами и работать с предварительно подготовленными даными, то нужно сразу расчитать какой сдвиг должен быть для даных с 2 и 3 МГ, это можно сделать по СИ, которые совпадают по 2 из 3 синхродорожек с 1 МГ присутствующих в каждой оцифровке, и проверить совпадение по дублирующимся информационным дорожкам. Кроме того, если оцифровка шла на один АЦП с коммутатором, то нужно учитывать и его сдвиг.

Позже нужно будет описать про возможность изготовления специально обученой головки или головок, и про одну тёплую ламповую идею, как считывать ленты с любым количеством, расположением и плотностью записей дорожек. Если это выгорит, одна головная боль останется, это состояние ленты и производительность.

b6taypeSaize.jpg

Благодарю за внимание.

51595


ЗЫ Надеюсь никто из прочитавших аудиолжцем не станет, и у него не будет состояния – И уносят меня, и уносят меня в цветную звенящую хрень - 3 белых коня, 2 красных слона, пингвин, бегемот и олень...

ЗЫ2 Ёжики не аудиоложцы, просто у меня 32 или 33 года назад курсовая была – "устройство записи/чтения информации на магнитной ленте", а пост этот был написан в День взятия Бастилии, во время празднования :)

Tags: БЭСМ-6, НМЛ, Олдскульные ЭВМ
Subscribe

Posts from This Journal “БЭСМ-6” Tag

  • Всякая редкая всячина БЭСМовская

    Сегодня 13 ноября, и у всех наших слоников (Войска РХБЗ) свой профессиональный праздник (День войск радиационной, химической и биологической защиты),…

  • 116 Лебедеву и 90 Мельникову

    Сегодня могла состоятся встреча-конференция по поводу 90 летия со дня рождения академиков Мельникова Владимира Андреевича и 116 лет у Лебедева…

  • Усилитель Кабельный

    25 октября работники кабельной промышленности России отмечают свой профессиональный праздник, с оригинальным названием – День работника кабельной…

  • О дисках 29 Мб и ОС ДИСПАК

    Надеюсь этот препринт поможет Обществу дровосеков Бердичева немного приблизится к познанию Мишны.

  • О конструктивной базе БЭСМ-10

    Хвала Аллаху, милостивому и милосердному, нынче все люди доброй воли и примкнувшие к ним Клапауции (ну если они в данный момент времени с грибами…

  • БЭСМ-6 купить WTF?!

    Нынче стало в поисковиках после набора БЭСМ-6 появляться автоматическое дополнение БЭСМ-6 купить. Кажется немного безумное сочетание, но тут ввести…

  • Для дотошных любителей истории

    Наконец стали доступны широким народным массам трудящихся для скачивания качественные сканы Акта приёмки опытного образца электронной вычислительной…

  • О монтаже как в кружке "Умелые руки"

    Уровень технологии монтажа многих видов ТЭЗ для различных ЭВМ напоминает, некоторым заставшим это время оно, детский монтаж на выставках в районых…

  • С юбилеем!

    юбилейный месячник КРЕЯ и КРАСНОГО КРЕЯ (Электроника СС БИС) часть x'50 90 лет Мельникову Музей истории ИТМ и ВТ РАН подготовил в 2008…

  • Post a new comment

    Error

    default userpic

    Your reply will be screened

    Your IP address will be recorded 

    When you submit the form an invisible reCAPTCHA check will be performed.
    You must follow the Privacy Policy and Google Terms of use.
  • 19 comments