Файл: Каган Б.М. Цифровые вычислительные машины и системы учеб. пособие.pdf

415

Для того чтобы различать начало или конец зоны, применяют разные способы. Одним из способов является использование специ­ альных кодовых комбинаций, т. е. некоторой части записанной в зо­ ну информации.

Другой способ основан на использовании в качестве признака начала (конца) зоны синхроимпульсов, которые записываются на магнитную ленту одновременно с информацией. В промежутках меж­ ду зонами синхроимпульсы отсутствуют и потому факт их поступле­

в каждой строке записана по крайней мере одна единица. В таких устройствах нет обычно специальной дорожки для синхроимпульсов, а в качестве синхроимпульсов используется сборка (операция И ЛИ ) информационных сигналов (включая и сигнал с контрольной дорож­ ки). Граница между зонами здесь устанавливается по отсутствию каких-либо сигналов с носителя в течение определенного времени.

При подходе магнитной головки к физическому краю ленты (на­ чалу или концу) необходимо вырабатывать сигналы для автоматиче­ ского останова ленты или предупреждения о приближении края лен­ ты. С этой целью на ленту наносят тем или иным способом маркеры начала и конца ленты *. Эти маркеры устанавливаются на некотором расстоянии от края, которое выбирается так, чтобы осуществлялось надежное торможение ленты.

В современных вычислительных машинах информация на носи­ телях, в том числе и на магнитных лентах, хранится, как правило, в виде так называемых файлов. Файлом называется совокупность записей, объединенных по некоторому общему смысловому признаку (или нескольким признакам). Например, в качестве файла может выступать набор сведений о заработной плате сотрудников предприя­ тия за текущий месяц, при этом каждая запись, входящая в этот файл, может содержать информацию об одном из работников пред­ приятия.

Запись, входящая в файл, может занимать целиком (5лок__информации на носителе, либо несколько записей может рыть'объеди­ нено в одном блоке. В последнем случае говорит о так "называемой сблокированной записи.

Файлы могут иметь различную длину. В связи с этим вводится понятие тома. Том — это стандартный для данного устройства типо­

вый том; с другой стороны, один файл может располагаться в не­ скольких томах — многотомный файл; наконец, один файл может занимать целиком один том — однотомный файл.

Для того чтобы правильно обрабатывать файлы различной дли­ ны и структуры, а также для автоматического исправления ошибок оператора, если он попытается установить на механизм не ту катуш­ ку, которую следует обрабатывать, на носитель помимо основной ин­ формации записывают служебную информацию, так называемые мет­ ки. Метки представляют собой специального вида записи, описываю-

1 Обычно маркерами служат наклеенные в начале и конце лен­ ты полоски фольги, отражающие свет на маркерный фотодиод.

416

На рис. 6-19 показано в упрощенной форме представление на ленте файлов различного вида (однотомный файл, многофайловый том, многотомный файл).

В начале каждого тома располагается метка «начало тома», опи­ сывающая данную катушку ленты (номер тома в данном вычисли­ тельном центре, имя владельца и т. п.).

Далее следует метка «начало файла», которая указывает наи­ менование файла, номер тома, в котором размещается файл, по­ рядковый номер тома в данном многотомном файле, номер модифи­ кации файла в процессе его обработки или подновления, дата созда­ ния файла и срок его хранения, секретность информации и др.

Окончание файла отмечается меткой «конец файла», которая подобна начальной метке, но, кроме того, обынно указывает количест­ во записей с основной информацией в данном файле.

Служебные записи (метки) отделяются от основных записей раз­ делительными маркерами. После окончания файла на катушке обычно записываются два подряд маркера. Во многотомном файле метка «конец файла» записывается в конце последнего тома, а каждый из предшествующих томов заканчивается меткой «конец тома» и одним (а не двумя) маркером.

Системы команд современных вычислительных машин предусмат­ ривают операции чтения, записи, стирания блоков информации, пере­ движения (вперед и назад) на один блок (одну зону) или до следу­ ющего разделительного маркера. Используя эти операции, а также данные, хранимые в служебных метках, программа может осуществ­ лять поиск и обработку записей внутри файла и поиск и идентифика­ цию томов и файлов.

Совместимость запоминающих устройств на магнитной ленте яв­ ляется одной из наиболее важных эксплуатационных характеристик. Это свойство позволяет использовать катушки с информацией, запи­ санной одним запоминающим устройством, для работы в запоминаю­ щих устройствах такого же типа или другого типа, включенных в со­ став различных вычислительных машин и систем. Таким образом, благодаря совместимости ЗУ имеется возможность производить об­ мен информацией, хранящейся на магнитных лентах, между различ­ ными потребителями.

Для совместимости ЗУ на магнитных лентах необходимо выпол­ нение ряда конструктивных и технологических требований. Эти тре­ бования сводятся к стандартизации размеров катушек и носителя информации, характеристик лентопротяжных механизмов, способов размещения информации на носителе, способов записи, расположения дорожек и их назначения, способов контроля информации, величины продольной плотности записи. Влияние лентопротяжных механизмов на совместимость запоминающих устройств выражается в разбросах величины шага записи и в перекосах строк (сдвиг на дорожках маг­ нитных отпечатков, связанных с информацией одной строки, по от­ ношению к линии, перпендикулярной базовому краю ленты).

Разбросы в величинах шага записи и перекосы строк вызываются в основном следующими факторами:

а) неточностью установок головок (смещение рабочих зазоров головок относительно прямой линии; неперпендикулярность линии рабочих зазоров базовому краю ленты);

б) разбросом скорости движения ленты при записи и считыбайий; в) разбросом временных характеристик каналов записи и чтения; г) вытягиванием подложки.

В связи с чрезвычайно важным значением совместимости запо­ минающих устройств на магнитных лентах разработан международ­ ный стандарт формата размещения информации на них. Стандартной является лента шириной 12,7 мм с девятью дорожками для записи

Дорожка диска

Рис. 6-20. Представление информации на магнитных дисках.

информации и контрольного разряда поперечной нечетности. Тол­ щина ленты 48 мк, длина ее на катушке около 750 м. Стандартом предусмотрен метод записи информации по двум уровням с переклю­ чением потока. Для обмена информацией, записанной на магнитных лентах в различных вычислительных центрах, принята стандартной плотность записи 80 и 320 дв. ед/см. Размещение информации на магнитной ленте, принятое в качестве международного стандарта, по­ казано на рис. 6-18.

Представление информации на магнитных дисках. Запись инфор­ мации на диск производится обычно последовательным кодом на концентрические дорожки на поверхности диска (число дорожек мо­ жет быть от десятков до нескольких сотен). Группа машинных слов (или байтов), записанная последовательно вдоль дорожки, образует блок информации, отделяемый от следующего блока на этой до­ рожке промежутком. В современных ЗУ на магнитных дисках ис­ пользуются как блоки фиксированной длины — секторы (для отно­ сительно простых и дешевых устройств), так и блоки переменной длины.

ЗУ на магнитных дисках обычно применяют в качестве носителя информации пакет сидящих на одном валу дисков. Дорожки одного и того же диаметра на разных дисках образуют как бы концентри­ ческие круговые цилиндры (рис. 6-6), Понятие цилиндра является важным для организации данных на диске. Расположение файла на одном цилиндре позволяет производить поиск и обработку записей,

4 1 8

Начало дорожки распознается с помощью метки начала обо­ рота, которая физически выполняется обычно в виде отверстия на одном из дисков пакета.

блоке.

В начале каждой дорожки помещается служебный блок, назы­ ваемый «собственным адресом». Собственный адрес определяет но­ мер цилиндра и номер магнитной головки внутри цилиндра для дан­ ной дорожки.

Вслед за собственным адресом размещается служебный блок «описание дорожки», описывающий степень заполнения дорожки дан­

для обработки записей, хранимых в блоке. В этом поле указывается номер цилиндра и головки, которые в случае исправности дорожки совпадают с соответствующими номерами в поле собственного ад­ реса. Если же дорожка неисправна, то указывается номер соответ­ ствующей альтернативной (запасной) дорожки. На альтернативной дорожке записываются номера цилиндра и головки основной до­ рожки.

Поле счетчика указывает также номер записи и длину остальных двух полей: поля ключа и поля данных.

Поле ключа предназначается для информации, идентифицирую­ щей данную запись (например, имя файла или какие-либо другие смысловые признаки). Поле данных хранит информацию, непосред­ ственно образующую саму запись или группу записей. Поле ключа или поле данных могут отсутствовать, при этом в поле счетчика указывается, что длина соответствующего поля равна нулю.

Рассмотренная выше структура информации на диске позволяет строить файлы различных видов, при этом часть рабочих записей используется для представления меток тома, файла, маркеров и дру­ гих идентификаторов, а в остальные записи заносятся запасаемые на диске данные.

Системы команд современных вычислительных машин предусмат­ ривают широкий набор операций с ЗУ на магнитных дисках: уста­ новка цилиндра, головки; поиск информации по собственному адресу, по номеру цилиндра и головки, номеру записи, ключу, данным (эта группа операций позволяет найти запись, в которой указанный ко­ мандный признак (соответствующий адрес, ключ, данные и т. п.) удовлетворяет указанному в команде условию (равен, больше или меньше по сравнению с некоторым кодом из ячейки О З У , адресован­ ной в команде)]; чтение, запись различных полей на диске (собст­ венного адреса, ключа, поля данных и др.).

27*