9-дорожечная лента — это формат хранения данных на магнитной ленте , представленный вместе с IBM System/360 в 1964 году. Носители и катушки с магнитной лентой шириной 1 ⁄ дюйма (12,7 мм) имеют тот же размер, что и более ранняя 7-дорожечная лента IBM. формат, который он заменил, но новый формат имеет восемь дорожек данных и одну дорожку четности , всего девять параллельных дорожек. Данные хранятся в виде 8-битных символов, занимающих всю ширину ленты (включая бит четности). За время существования ленты по мере увеличения скорости ленты и плотности данных использовались различные методы записи, в том числе PE ( фазовое кодирование ), GCR ( запись с групповым кодированием ) и NRZI ( без возврата к нулю, инвертированный , иногда произносится как «нур-код»). зи"). Ленты бывают разных размеров и имеют длину до 3600 футов (1100 м).
Стандартный размер байта был фактически установлен на уровне восьми бит в S/360 и девятидорожечной ленте.
Более 30 лет этот формат доминировал в автономном хранении и передаче данных, но к концу 20-го века он устарел, и последний производитель лент прекратил производство в начале 2002 года [1] , а производство накопителей завершилось в следующем году. [2]
Типичное 9-дорожечное устройство состоит из механизма транспортировки ленты — по сути, всей механики, которая перемещает ленту с катушки на катушку мимо головок чтения/записи и стирания – и вспомогательной электроники управления и чтения/записи данных. Транспорт обычно состоит из подающего двигателя, натяжного двигателя, ступиц для фиксации катушек с лентой на месте, ведущего двигателя ( хотя это не обязательно прижимной ролик, см. ниже), узла головки ленты , различных роликов, которые удерживают ленту на месте. точный путь во время работы и вакуумные колонны, предотвращающие «выхватывание» ленты. Данные могут быть повреждены из-за растягивания ленты или изменений скорости ленты, поэтому транспортер должен пропускать ленту, не повреждая ее края, перемещать ее с минимальными колебаниями и трепетаниями и придавать ей натяжение, которое является низким, но достаточным для удержания ленты. постоянный контакт с головкой чтения/записи.
Чтобы загрузить ленту, оператор снимает защитное кольцо (часто называемое «ленточным уплотняющим ремнем», поскольку его цель — предотвратить попадание влаги и пыли на носитель) с внешней стороны катушки с лентой и устанавливает ленту на подающий концентратор, затем продевает направляющую ленты через различные роликовые сборки на приемную бобину, устанавливая три или четыре витка ленты, чтобы обеспечить достаточное трение, чтобы натяжной двигатель мог тянуть ленту. Затем оператор инициирует автоматическую последовательность действий, часто одним нажатием кнопки, которая закрывает защитное окно, запускает вакуумную систему, затем перемещает ленту вперед до тех пор, пока оптический датчик не обнаружит начало ленты (BOT). датчик на пути ленты. Затем управляющая электроника сообщает управляющему компьютеру, что агрегат готов к работе.
Как и в случае с аудио-аналогом, перемещение ленты мимо головок чтения/записи девятидорожечного цифрового ленточного накопителя требует точного управления, обеспечиваемого шпильным двигателем. Двигатель шпиля спроектирован для очень плавной работы. Обратная связь с управляющей электроникой осуществляется с помощью тахометра , обычно оптического « тонального колеса », для контроля скорости ленты. Запуск и остановка шпиля управляются генераторами рампы, чтобы обеспечить необходимый размер межзаписного промежутка, то есть промежутка между блоками информации.
Вакуумная система обеспечивает физический буфер между точными движениями шпиля и большими движениями барабанов, сохраняя короткую ленту в вакуумной колонне при относительно низком натяжении. Вакуумные колонны представляют собой камеры, открытые с одного конца, причем отверстия располагаются на одной линии с трактом ленты до и после ведущего вала и узлов роликов. Количество ленты в колонне контролируется четырьмя оптическими или вакуумными датчиками по бокам колонны. Управляющая электроника поддерживает кривую петли ленты между двумя внутренними датчиками, подавая сигнал подающей бобине подать больше или остановиться, а приемной бобине взять больше или остановиться, если необходимо. Два внешних датчика, в самом верху и внизу колонны, служат для обнаружения неисправностей в механизме подачи во время работы, побуждая управляющую электронику отключить всю работу системы транспортировки ленты и вакуумной системы, чтобы предотвратить повреждение ленты. Из-за натяжения, обеспечиваемого вакуумными колоннами, и конструкции пути прохождения ленты, лента обычно удерживается в достаточном контакте с покрытием ведущего вала с относительно высоким коэффициентом трения, поэтому прижимной ролик не используется.
Движение ленты во многих системах является двунаправленным, т.е. ленту можно читать как вперед, так и назад по запросу управляющего компьютера. Поскольку подающая вакуумная колонна сохраняет небольшое постоянное натяжение в обратном направлении, шпиль может подавать назад, при этом лента не скапливается и не выскакивает со своего пути. В отличие от большинства аудиосистем, головка и головка всегда находятся в контакте с лентой, даже во время операций быстрой перемотки вперед и назад, а головка удаляется от пути ленты только во время высокоскоростной перемотки назад. На некоторых устройствах производители предусмотрели возможность «быстрого поиска», которая позволяет быстро перемещать ленту на определенное количество блоков, затем останавливать ленту и возвращаться для чтения запрошенных данных с нормальной скоростью.
Ленты включают полоску фольги на конце ленты (EOT). Когда во время записи обнаруживается EOT, компьютерная программа уведомляется об этом условии. Это дает программе возможность записать на ленту информацию об окончании ленты, пока на ней еще достаточно ленты.
Обнаружение BOT и EOT достигается путем освещения небольшой лампой поверхности ленты под косым углом. Когда полоска фольги (приклеенная к ленте) проходит мимо лампы, фоторецептор видит отраженную вспышку света и запускает систему, чтобы остановить движение ленты. Это основная причина, по которой фотокамеры со вспышками не разрешены в центрах обработки данных с 9-дорожечными ленточными накопителями, поскольку они могут обмануть ленточные накопители, заставив их ошибочно определять BOT и EOT. [3]
Выше описана типичная транспортная система; однако производители разработали множество альтернативных конструкций. Например, в некоторых конструкциях используется горизонтальная транспортная платформа, где оператор просто устанавливает катушку с лентой в отсек для подающей катушки, закрывает дверцу и нажимает кнопку загрузки, затем вакуумная система протягивает ленту по пути к приемной втулке. внутри механизма. В некоторых конструкциях вакуумные колонны отсутствуют в пользу конструкции с прямым приводом, управляемой микропроцессором.
На 9-дорожечных лентах 800 NRZI и 1600 PE (фазовое кодирование) между записями данных используется зазор между записями (IRG) 0,6 дюйма (15 мм), что позволяет ленте останавливаться и запускаться между записями. В лентах 6250 GCR используется более плотный IRG толщиной 0,3 дюйма (7,6 мм).
9-дорожечные ленты имеют светоотражающие наклейки, расположенные на стороне без данных, на расстоянии 10 футов (3,0 м) от начала ленты и 14 футов (4,3 м) от конца ленты, чтобы облегчить сигнализацию оборудования и предотвратить разматывание ленты. из хабов. Эти светоотражающие наклейки обозначают начало ленты (BOT) и конец ленты (EOT). 10 футов (3,0 м) ленты для направляющей и концевой ленты достаточно длинны, чтобы позволить ленте спускаться и подниматься по воздушным столбам и несколько раз обертываться вокруг ступицы. Дополнительные 4 фута (1,2 м) в трейлере предназначены для того, чтобы позволить операционной системе записать несколько блоков данных после отметки EOT для завершения сегмента данных ленты в многотомном наборе данных. Операторы обычно отрезают несколько дюймов направляющей ленты, когда она изнашивается. Если ведущая отражающая полоса отсоединяется от ленты, считывание данных становится затруднительным, поскольку точку BOT в наборе данных уже невозможно легко определить, а ориентация BOT практически невозможна. В этом случае на ленту добавляется новая полоса BOT, а ее прежние данные считаются потерянными.
Девятидорожечные ленты имеют плотность 800, 1600 и 6250 8-битных байт на дюйм, что дает примерно 22,5 МБ, 45 МБ и 175 МБ соответственно на ленте обычной длины 2400 футов (730 м).
Устройства с магнитной лентой серии 2400 были представлены вместе с System/360 и были первыми, в которых использовалась 9-дорожечная лента. Размеры ленты и катушек идентичны тем, которые используются в 7-дорожечных устройствах, таких как IBM 729 . Но более старые 7-дорожечные ленты можно читать и записывать только на специальных приводах 2400, оснащенных 7-дорожечными головками чтения и записи и опцией совместимости с 7 дорожками.
Устройства с магнитной лентой серии 3400 были представлены вместе с IBM System/370 . Основными преимуществами системы 3400 являются более высокая плотность данных (6250 бит на дюйм) и поддержка картриджа «автозагрузчика», впервые использованного в IBM 2420 модели 7. До появления картриджа с автозагрузчиком ленты запечатывались в пластиковый «ленточный уплотняющий ремень». ", который окружал катушку и обеспечивал защиту от загрязнения и возможность подвешивания на стойке. Картридж автозагрузчика модели 3420 позволяет оператору ленты устанавливать катушку непосредственно на втулку, не снимая уплотнительный ремень. Это обеспечивает значительную экономию времени и снижает ошибки оператора, поскольку оператору не нужно снимать/заменять ремень или надевать ленту на приемную бобину.
В то время как более ранние ленточные накопители имели вакуумные колонны, некоторые ленточные накопители IBM, такие как накопитель 8809 (1980-е годы), имеют плоское крепление и вакуумные колонны отсутствуют. Ленты монтируются и продеваются вручную. накопитель поддерживает как 800, так и 1600 бит/дюйм. Этот диск используется в IBM System/36. В IBM as/400/series есть 9348-012, это настольный привод, плоский монтаж, но он автоматически загружает катушку с лентой и автоматически заправляет ее. Модель 9348 поддерживает ленты с плотностью записи 1600 и 6250 бит/дюйм.
Максимальная емкость данных катушки длиной 2400 футов с блоками по 32 767 байт и записанными с разрешением 6250 BPI составляет 170 мегабайт. Обычно используются блоки гораздо меньшего размера, например 4 КБ (4096 байт), и в этом случае емкость ленты уменьшается до 113 мегабайт.
В зависимости от операционной системы ленты форматируются либо как EBCDIC (если используется оборудование IBM), либо как ASCII и либо «помечены» (если данным предшествует заголовок ленты, обычно содержащий имя ленты и дату), либо «непомечены». » (если лента не содержит заголовка) или иметь «нестандартную метку» (на ленте есть заголовок, но он не соответствует формату, ожидаемому оборудованием, используемым для чтения ленты).
Данные часто записываются на ленту блоками, а не по одной записи за раз. Между блоками существует межблоковый зазор, который варьируется в зависимости от плотности, но обычно составляет от 5/8 до 3/4 дюйма в длину. Чтобы максимизировать объем данных, хранящихся на ленте, необходимо свести к минимуму количество пробелов. Кроме того, данные, хранящиеся в блоках, можно читать и записывать быстрее, чем данные, хранящиеся по одной записи. Недостатком является то, что повреждение данных внутри блока может привести к потере нескольких записей.
