DE2526471A1 - Speicherscheibenanordnung - Google Patents

Description

der Firma Information Storage Systems, Inc., 10435 North Tantau Avenue, Cupertino, Calif. 95015 / USA

betreffend: "SpeicherScheibenanordnung"

Die Erfindung bezieht sich auf eine Speicherseheibenanordnung für Datenspeicherung.

Bei der magnetischen Aufzeichnung von Daten zur Verarbeitung in elektronischen Rechnern werden verschiedene Typen von Anordnungen verwendet, wobei jeder Typ seine eigenen spezifischen Vorteile besitzt. Beispielsweise werden Bandtransporte inrichtungen verwendet für die Aufzeichnung großer Mengen von Baten, die in relativ kurzen Zugriffszeiten, etwa wenigen Sekunden, zugänglich sind. Der Hauptvorteil der Bandaufzeichnung besteht darin, daß große Mengen von Daten auf einer einzigen Rolle relativ billigen Bandes aufgezeichnet werden können und einigermaßen schnell zugänglich sind. Der Nachteil besteht natürlich in der zeitlichen Verzögerung, die bedingt durch das Abwinden der Rolle durch die Vorrichtung, bis man diejenige Bandstelle erreicht, auf der die gewünschten Daten aufgezeichnet sind oder aufzuzeichnen sind.

Die Notwendigkeit für möglichst schnellen Zugriff bei aufgezeichneten Datenhhat zur Entwicklung verschiedener Fe stköprerspeicher geführt, wie Magnetkernspeichern, aus denen die Daten im Schnellstzugriff ausgeliehen werden können, wobei die Zugriffszeit, die erforderlich ist, nur gleich der Umsehaltze it der elektronischen Schaltkreise ist. Magnetkernspeicher sind jedoch relativ teuer, so daß die Anzahl von Anlagen mit solchen Speichern verhältnismäßig gering ist, während

sie hautpsächlich als Pufferspeicher für den eigentlichen Rechner verwendet werden.

Zwischen den beiden insoweit kurz erläuterten Speicheranordnungen sind die Scheibenspeicheranordnungen einzuordnen, welche die Möglichkeit für den Schnellstzugriff der aufgezeichneten Daten mit einer mittleren Zugriffszeit bieten, die abhängt von dem jeweiligen Einzelfall, jedoch in jedem Falle wesentlich niedriger ist als bei Speicherbändern. Mit solchen Anordnungen kann man große Mengen an ^aten speichern, die auf der zugeordneten Scheibe zugänglich sind, wobei die Daten auf Spuren aufgezeichnet sind, die im konzentrischen Kreisen auf der Scheibenoberfläche ausgelegt wurden. Falls natürlich eine noch niedrigere Zugriffszeit gewünscht wird, kann man Trommelanordnungen verwenden mit einem Kopf pro Spur, doch wiederum ist hier das Gesamtvolumen an Daten, das aufgezeichnet werden kann, normalerweise niedriger als bei einem Seheibenstapelgerät und die Austauschbarkeit des Aufzeichnungsmediums wirft mehr Schwierigkeiten auf.

Bei Scheibenspeichern haben sich Scheibenstapel durchgesetzt, bei denen mehrere Scheiben vertikal übereinander anordbar sind, und jeder Scheibenoberfläche ein Kopf zugeordnet ist, wobei alle Köpfe gemeinsam durch einen einzigen Linearmotor betätigt werden, um den Zugriff durchzuführen. Bei solchen Anordnungen kann ein gesamter "Zylinder" von Daten erfaßt werden mit den Köpfen "an der Leitung", das heißt, alle Daten aus den Spuren aller Scheiben, bei denen die Köpfe gerade stehen. (Es handelt sich gwöhnlich um zwei Spuren pro Scheibe, eine auf der Ober- und eine auf der Unterseite)

Da ein großer Teil der Bechnerzeit dafür verschwendet wird, darauf zu warten, daß Daten für die verschiedenen Berechnungen eintreffen, ergab sich natürlich die Notwendig-

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keit, daß mehr "auf der Leitung" liegende Datenwandler gewünscht wurden. Es ergibt sich jedoch eine Begrenzung für die Anzahl der Köpfe und Scheiben, die vertikal übereinander speicherbar sind und durch einen einzigen Mechanismus zugänglich sind, da mit zunehmendem Gewicht des Zugriffsmechanismus entsprechend der vermehrten Anzahl der Köpfe die Zugriffszeit für den Antriebsmotor, wie er bis heute verwendet wird, sich natürlich auch vergrößert. Die träge Masse des Kopfabstützmechanismus ist erheblich, da der Mechanismus in einer linearen Richtung um die gleiche Distanz bewegt wird wie die Köpfe.

Die bisher für dieses Problem angesteuerte Lösung, um mehr sofort ansteuerbare Eingabe-^usgabeköpfe zur Verfügung zu haben, bestand darin, eine Mehrzahl von Scheibenantriebsanordnungen vorzusehen, gewähnlich bis zu acht, die an ein einziges Steuergerät angeschlossen wurden, über das Daten in den Rechneriatenkanal eingespeist werden konnten. Zwar wurde durch eine solche Speicherseheibenbaugruppe die Zahl der sofort zugriffsbereiten Daten erheblich vergrößert, doch erhöhten sich die Kosten entsprechend wegen der Vielzahl von Antriebseinrichtungen, weil ein Kopfzugriffsmechanismus für jeden Stapel erforderlich war. Es besteht daher nach wie vor ein Bedarf für Speicherseheibenanordnungen mit dem Vorteil, daß mehr Köpfe unmittelbar ansteuerbar sind, jedoch die Kosten für ein solches System wesentlich niedriger gehalten werden sollen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, für dieses Problem eine Lösung zu schaffen, also eine Speicherscheibenanordnung zu schaffen mit schneller Zugriffszeit und einer größeren Anzahl von "on line" (unmittelbar zugänglichen) Eingabe-Ausgabeköpfen, von denen jeder in der Lage jst, Daten zwischen einer magnetischen Scheibenfäche und dem

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Rechnersystem zu übertragen. Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus dem Patentanspruch 1. Danach ist eine solche Baugruppe mit einer Grundplatte ausgerüstet mithin zur Abstützung einer Mehrzahl von Speicherscheiben auf der Grundplatte, drehbar um vertikale Drehachsen und mit Antriebseinrichtungen für die Drehung jeder Scheibe. Jeder Scheibenfläche ist ein Eingabe-Ausgäbekopf zugeordnet, der auf einem Abf.tützarm angeordnet ist und für den Datenaustausch mit den Scheibenflächen eusgelegt ist. Ein Derhaktuator auf der Grundplatte ist mit jedem Kopfabstützarm verbunden, zum Verschwenken der Eingabe-Ausgabeköpfe quer über die zugeordnete Scheibenoberfläche mit Einrichtungen zum Erfassen der relativen Positionen der Köpfe und der Scheibenoberfläche, um so die Positionierung der Köpfe und danach den Datenaustausch durchführen zu können.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert.

Fig. 1 zeigt in Draufsicht etwas schematisiert eine Speicherscheibenanordnung gemäß der Erfindung,

Fig. 2 ist eine Teilseitenansicht der Anordnung nach Fig. 1, und

Fig*. Ja, ya sind maßstäblich gegenüber den ersten beiden Figuren vergrößerte Teilansichten des Kopfmechanismus.

Figuren 1 und 2 zeigen eine bevorzugte AusfUhrungsform des Gegenstandes der Erfindung. Sie umfaßt eine Speicherscheibenbaugruppe 10 mit einer Grundplatte 1, auf der eine Mehrzahl von in Stapeln angeordneten Gruppen von Speicherscheiben 12 und 14 montiert sind. Jeder Scheibenstapel um-

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faßt eine Mehrzahl von Scheiben, die im Abstand voneinander und übereinander drehbar um eine vertikale Achse gelagert sind. Beispielsweise umfaßt der Seheibenstapel 12 (Pjg. 2) die Scheiben 12a, 12b, 12c, I2d und 12e, weiche an einem zentralen Stützglied 15 siezen, das auf einer Welle 16 sitzt, die ihrerseits drehbar in der Grundplrtte 11 gelagert und von einem Motor 17 angetrieben ist. Durch Einschalten des Motors wird der Scheibenstapel in Umdrehung versetzt mit konstaife r Drehzahl um eine Achse 18. In ähnlicher Weise umfaßt der Scheibenstapel 14 eine Mehrzahl von Scheiben, die für Drehung um eine zentrale Achse 19 montiert sind. Zwar könnte man alle Scheibenstapel mit einem einzigen Motor antreiben, und es ist im Ausführungsbeispiel ein Motor für den Schaltstapel 12 dargestellt, während ein ähnlicher solcher Motor für den Schaltstapel 14 vorgesehen, jedoch in der Zeichnung nicht dargestellt ist.

Jede Scheibe weist auf ihrer Oberfläche (und zwar üblicherweise sowohl oben wie unten) eine magnetische Beschichtung zwecks Aufzeichnung von Informationen in digitaler Form auf, wobei die Aufzeichnung und Wiedergabe durch zugeordnete Eingabe-Ausgabe köpfe erfolgt. Beispielsweise jäb in der Zeichnung der Oberseite der Scheibe 12a ein Kopf 20 zugeordnet, der unmittelbar oberhalb der Scheibenfläche liegt und quer zu dieser derart beweglich ist, daß Daten in konzentrischen Zirkeln oder Datenspuren aufgezeichnet oder ausgelsen werden können, wenn die Scheibe rotiert. In üblicher Weise baut dabei der Kopf ein reversibles Magnetfeld auf, mittels dem die magnetische Beschichtung polarisiert wird, um die magnetische Aufzeichnung der digitalen Funktion zu bewerkstelligen.

Ebenfalls an sich bekannt ist eine Oberfläche eines Scheibenstapels als Mittel für die Erfassung der Position der Köpfe ausgebildet.

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In dem dargestellten Beispiel wird die Unterseite der Scheibe I2e für diesen Zweck verwendet; auf ihr ist ein Signal voraufgezeichnet, das durch den zugeordneten Kopf 20a erfaßt werden kann. Dies ist die gegenwärtig übliche Technik.

Gemäß der Erfindung ist ein einziger Aktuator vorgesehen für die Bewegung der beweglichen Köpfe in Simultanbetrieb quer über die zugeordneten Scheibenflächen bei der Mehrzahl von Scheibenstapeln. Zu diesem Zweck ist ein einziger aufrechter Ständer 25 vorgesehen, an dem eine Mehrzahl von Tragarmen 26 und 27 angeordnet 1st, an deren freiem Ende die Eingabe-Ausgabe köpfe 20 bzw. 21 sitzen. Der Ständer ist drehbar um eine Vertikalachse 25a durch Einschalten eines entsprechenden Antriebsmotors 28. Der Ständer ist an der Grundplatte in einer Position drehbar gelagert, die gleichen Abstand von den Drehachsen 18 und 19 der Scheibenstapel 12 bzw. 14 hat. Während der Antriebsmotor für den Aktuator nicht im einzelnen dargestellt ist, ist zu erwähnen, daß es sich um einen bekannten umlaufenden Motor handeln kann, bei dem jedoch der Umlaufwinkel 90° nicht übersteigt, und der darüber hinaus in der Lage 3äc, an irgendeiner von einer Mehrzahl von inkrementalen Positionen angehalten zu werden, um so die Köpfe an den verschiedenen Datenspuren zu pesitionieren. Beispielsweise könnten solche Positioniermotoren verwendet wie Selsyn-Motoren (Schrittschaltmotoren), wie sie üblicherweise bei eIektromeachnisehen Regelsystemen, etwa bei der präzisen Positionierung von Werkzeugmaschinen, eingesetzt werden. Die (nicht dargestellte) Steuerung dieses Motors erfolgt sehr genau durch eine entsprechend ausgelegte Regelanordnung, wie man sie übrigens auch bei den gegenwärtig bekannten linear bewegten Kopfträgern bei Speicherbaugruppen entsprechend den Signalen vom Kopf 20a vorsieht.

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Da die Köpfe läncs eines bogenförmigen Pfades bewegt werden, der generell nahezu übereinstimmt mit einem Radius des Scheibenstapels, besteht die Notwendigkeit, die Köpfe zu belasten bzw. zu entlasten, das heiiöt, die Köpfe aus einer vertikalen Abstand von der Scheibenoberfläche liegende .i Position (in dem dargestellten Beispiel) in eine Bosition unmittelbar auf der Scheibenoberfläche zu bringen. Zu diesem Zweck ist der Kopfbelastungsmechanismus 30, 31 vorgesehen, der verwendet wird, um die Köpfe in die entlastete Position zu bringen, wenn er in Kontakt mit den Köpfen steht. Die Köpfe 20 und 21 werden auf Federteilen 26a und 27a gehalten, die sich von den Armen nach außen erstrecken und demgemäß auslenkbar sind in einer Richtung auf die Scheibenoberfläche zu bzw. von dieser weg.

Wie Figuren 3a und 3b zeigen, sind üblicherweise zwei Köpfe zwischen aufeinanderfolgenden Scheiben positioniert, beispielsweise zwischen den Scheiben 12a und 12b. Der Kopfbelastungsmechanismus umfaßt stationäre bogenförmige Konturen aufweisende Führungsglieder 34 und 35* die an der Grundplatte befestigt sind und an deren einem Ende mittels Gelenken 36 bzw. 37 nach innen sich erstreckende Betätigungsglieder 38 bzw. 39 angeordnet sind. Wie demgemäß in der Querschnittsdarstellung nach Figuren 3^a und. 3b dargestellt, werden, wenn die Betätigungsglieder 38 und 39 die Federteile kontaktieren, die Köpfe 20 von den Scheibenoberflächen in die entlastete Position gemäß Fig. 3a wegbewegt. Wegen der gleich förmigen Querschnittsausbildung längs der Estreckung der Betatigunjjglieder, können die Arme danach in eine Position verschwenkt werden, in der sie nicht mehr in Ausfluchtung mit dem Scheibenstapel sind.

Die äußeren Betätigungsglieder 38 und 39 werden positioniert durch Aktuatoren 4o bzw. 41, die angekoppelt sind über Arme 42 bzw. 44, derart, daß das Betätigungsglied 38 aus der Nähe des Scheibenstapels weggeschwenkt werden kann oder auch

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während der Eingabe-Ausgabe-Arbeitsgänge, um zu verhindern, daß der Kopfbelastungsmechanismus den kühlenden Luftstrom stört, der normalerweise in solchen Scheibenspeicherbaugruppen vorgesehen ist.

Wie oben erläuterst, ist gemäß der Erfindung eine Speicher Scheibenanordnung geschaffen worden, die in der Lage ist, mit einer Mahrzahl von Scheibenstapeln zu arbeiten, wobei jedem Stapel Eingabe-Ausgabeköpfe zugeordnet sind (einer pro Scheibenoberfläche), welche durch einen einzigen Aktuator positioniert werden. Auf diese Weise sind viele Köpfe gleichzeitig zugänglich für das Eingeben oder Ausgeben von Informationen auf die Scheibenoberfläche. Es entstehen jedoch nur die Kosten für einen einzigen Aktuator, während bei den bekannten Mehrfachscheibenstapelspeicherbaugruppen eine Vielzahl von Ajctuatoren benötigt wurde, nämlich einer für jeden Sehe ibenstape1.

Darüber hinaus ist der Aktuator so ausgebildet, daß er mit maximaler Bewegungsgeschwindigkeit der Eingabe-Ausgabeköpfe arbeitet, während zugleich die Trägeheit des Kopfabstützmechanismsu auf ein Minimum gebracht wird. Durch Abstützung der Köpfe an den Enden der Arme und durch Verschwenken der Armen um eine zentrale Achse des Aktuators werden die Köpfe bei einer maximalen Geschwindigkeit beschleunigt, welche die Bewegungsgeschwindigkeit des Aktuators oder des restlichen Kopfabstützmechanismus übersteigt. Auch die Trägheit des Kopfzugriffsmechanimus wird verringert, da nur der leichtere Teil* das heißt der Kopf und das leichtgewichtige Armende mit größren Geschwindigkeiten bewegt werden, während die relativ schwerere Struktur an der der Aktuator angreift, durch einen wesentlich kleineren Bogen verschwenkt wird.

Patentansprüche

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Claims (1)

1. Patentansprüche

   \J SpeicherScheibenanordnung mit einer Grundplatte,

   auf der eine Mehrzahl von Speicherscheiben drehbar ur. je eine Vertikalaehse abgestützt ist, welche Achsen zueinander parallel verlaufen und einen Abstand voneinander aufweisen, welche Scheiben eine für die Datenaufzeichnung ausgebildete Oberfläche besitzen, mit einem Drehantrieb für jede Scheibe um ihre Achse, mit einer Eingabe-Ausgabe-Kopfanordnung, die mit jeder Scheibenoberfläche für das Einschreiben oder Auslesen von Daten zusammenwirkt, mit einer Mehrzahl von langgestreckten Stützarmen mit ersten und zweiten Enden, wobei auf jeweils dem ersten Ende einer der Eingabe-Ausgabeköpfe befestigt ist, mit Einrichtungen zur Erfassung der relativen Position der Köpfe und der entsprechenden Scheibenoberfläche zum Positionieren der Köpfe an vorwählbaren Positionen der Scheibenoberfläche, und mit Einrichtungen zum Belasten der Köpfe in Richtung auf die entsprechende Scheibenfläche zwecks Datenaustausch mit dieser, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Basisplatte (11) in einer Position zwischen den Scheibenabstützungen ein drehbarer Aktuator (25) angeordnet ist, der ansteuerbar ist für wählbare Drehbewegungen um eine zentrale Achse, die sich parallel zu den Scheibenachsen erstreckt, und daß jeweils das zweite Kopfabstützarmende mit dem Aktuator verbunden ist, derart, daß bei Drehung des Aktuators die entsprechenden Köpfe quer zu der entsprechenden Scheibenfläche gleichsinnig und gleichzeitig bewegt werden.

   2. SpeicherScheibenanordnung nach Anspruch 1, dadurch

   gekennzeichnet, daß die Achse (25a) des Aktuators in gleichem Abstand von den Drehachsen (18, 19) der Scheiben angeordnet ist.

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   J5» Speicherscheibenanodnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Mehrzahl von Scheiben übereinander im Abstand auf jeder Seheibenabstützanordnung vorgesehen ist.

   4. SpeicherScheibenanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß an jedem Kopfabstützarm ein Paar von Eingabe-Ausgabeköpfen befestigt ist, die sich zwischen aufeinander folge ne Scheiben des Stapels erstrecken, welche Köpfe einander abgekehrt sind für die Datenaustauschbarkeit mit einander zugekehrten Scheibenflächen aufeinanderfolgender Scheiben.

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