DE2921387A1

DE2921387A1 - Vorrichtung zur ermittlung von fehlerhaften sektoren und zuweisung von ersatzsektoren in einem plattenspeicher

Info

Publication number: DE2921387A1
Application number: DE19792921387
Authority: DE
Inventors: Gilbert Slakmon
Original assignee: Bull SA
Current assignee: Bull SA
Priority date: 1978-05-26
Filing date: 1979-05-25
Publication date: 1979-11-29
Also published as: IT7922980A0; US4405952A; JPS554693A; JPS6049988B2; FR2426938A1; DE2921387C2; GB2024470B; IT1127602B; FR2426938B1; GB2024470A

Description

Patentanwälte

Dipl.-Ing Dipl -Chem. Dipl.-Ing. L^L I J O /

E. Prinz - Dr. G. Hauser - G. Leiser - - ■

Ernsbergerstrasse 19

8 München 60

25. Mai 1979

COMPAGNIE INTERNATIONALE POUR L'INFORMATIQUE CII - HONEYWELL BULL
94, avenue Gambetta
75020 Paris / Frankreich

Unser Zeichen; C 3250

Vorrichtung zur Ermittlung von fehlerhaften Sektoren und Zuweisung von Ersatzsektoren in einem Plattenspeicher

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Ermittlung von fehlerhaften Sektoren und Zuweisung von Ersatzsektoren bei einem Magnetplattenspeicher.

Insbesondere befaßt sich die Erfindung mit Magnetplattenspeichern, die in Datenverarbeitungssystemen verwendet werden, bei denen die Informationen in binär codierter Form auf konzentrischen Aufzeichnungsspuren auf jeder Plattenseite aufgezeichnet werden. Es wird daran erinnert, daß ein Datenverarbeitungssystem im allgemeinen aus einer zentralen Datenverarbeitungseinheit gebildet ist, die Periphergeräten zugeordnet ist, z.B. Druckern, Schreibern, Mag-

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- 6 netbandeinheiten, Plattenspeichereinheiten usw.

In den Plattenspeichern wird meistens jeder Plattenseite ein einzelner elektromagnetischer Wandler zugeordnet, der gleichzeitig nur auf einer einzigen Spur auslesen oder einschreiben kann. Das Einschreiben oder Auslesen einer Information auf einem beliebigen Punkt der Platte erfordert also eine Bewegung des Wandlers parallel zur Plattenoberfläche. Der Wandler ist zum einen elektronischen Ausleseschaltungen, welche elektrische Impulse abgeben, die dem Durchgang der aufgezeichneten Informationen vor dem Wandler entsprechen (Wiedergabe der auf der Platte aufgezeichneten Informationen) und zum anderen elektronischen Aufzeichnungsschaltungen zugeordnet, deren Aufgabe es ist, dem Wandler die Informationen zuzuführen, die auf dem gegenüber dem Wandler vorbeilaufenden Teil der Platte aufgezeichnet werden sollen; die aufzuzeichnenden Informationen liegen ebenfalls in Form von elektrischen Impulsen am Eingang der elektronischen Schreibschaltungen vor. In dieser Vorrichtung können die elektrischen Impulse zwei Werte, nämlich "0" oder "1" haben. Zur Vereinfachung der Beschreibung werden diese elektrischen Impulse auch als digitale Signale oder Bits bezeichnet.

Die Verteilung der Informationen auf einer Plattenseite erfolgt auf kreisförmigen, gleichen und aneinander angrenzenden Sektoren, wobei jeder Sektor zwei Teile mit ungleichen Oberflächen aufweist. Der größere Teil eines Sektors trägt die aufgezeichneten Informationen, während der kleinere Teil, der als Referenzzone bezeichnet wird, die Informationen zur Auffindung der Spuren trägt. Gewöhnlich ist eine Plattenseite in mehrere zehn Sektoren unterteilt.

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Die Auffindung bzw. Bezeichnung der Spuren erfolgt, indem ihnen eine Ordnungszahl J zugewiesen wird (J ganzzahlig), die sich von Null bis (N-1) ändert, wobei N die Gesamtzahl der Aufzeichnungsspuren ist. Als Adresse wird die codierte Bezeichnung für die Ordnungszahl J einer Spur bezeichnet. Die am häufigsten verwendeten Codes sind Binärcodes.

Die derzeitige Tendenz bei der Entwicklung von Magnetplatten besteht darin, die Dichte der Informationen zu steigern. Hierfür wird sowohl die radiale Dichte, also die Anzahl von Aufzeichnungsspuren pro Längeneinheit, die entlang einem Plattenradius gezählt wird, als auch die Dichte in Längsrichtung gesteigert, also die Anzahl der Bits pro Längeneinheit der Aufzeichnungsspuren. Wenn die Informationsdichte zunimmt, so ist natürlich auch die Wahrscheinlichkeit grosser, daß bei der Herstellung Fehlstellen auf den Spuren der Platten auftreten, und folglich ist die Wahrscheinlichkeit, daß fehlerhafte Sektoren (die vorstehend definiert wurden) auftreten, nicht vernachlässigbar.

Deshalb wird oft i.uf jeder Plattenseite eine bestimmte Anzahl von zusätzlichen Spuren vorgesehen, die als "Rettungsspuren" bezeichnet werden und dazu bestimmt sind, die Informationen aufzunehmen, die normalerweise auf den fehlerhaften Sektoren aufgezeichnet werden sollen.

Um zu verhindere daß in einem fehlerhaften Sektor eingeschrieben bzw. daraus ausgelesen wird, wird jedem Spuranfang dieses Sektors eine Information zugeordnet, die anzeigt, ob auf dieser Spur ein Fehler vorhanden ist, gemeinsam mit einer Information, welche" die Adresse der "Rettungsspur" angibt, wenn ein solcher Fehler vorliegt.

Daraus ergeben sich folgende Konsequenzen:

1. Die Wandler müssen sich von der fehlerhaften Spur bis zu der Rettungsspur bewegen, die am Umfang der Platte liegt.

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2. Die Fehlerverwaltungsvorrichtung muß wenigstens einen Speicher enthalten, in dem eine Fehlertabelle gespeichert ist, welche die die fehlerhaften Spuren betreffenden Informationen enthält.

3. Die Adressinformation der Rettungsspur kann selbst fehlerhaft sein.

Daraus ergeben sich folgende Mängel:

1.Da die Zugriffszeit zu den Rettungsspuren zu einem grossen Teil von der Zeit abhängt, die für die Wandlerbewegung benötigt wird, ist sie sehr groß gegenüber der Zeit, die für die Überführung der Informationen mittels des magnetischen Wandlers erforderlich ist, wenn dieser sich bereits auf der gesuchten Spur im gesuchten Sektor befindet.

2. Das Vorhandensein einer Fehlertabelle erfordert ein Verwaltungs-Mikroprogramm für diese Tabelle, deren Algorithmus im allgemeinen kompliziert ist.

Es wird daran erinnert, daß ein Mikroprogramm eine feste Folge von Mikrobefehlen ist, deren Ausführung die verschiedenen Elementarfunktionen verkettet, deren Summe eine bestimmte Funktion einer automatischen Datenverarbeitungsmaschine darstellt.

3. Wenn die Adresse der Rettungsspur fehlerbehaftet ist, so kann die Rettungsspur nicht gefunden werden, und die Informationen können weder ausgelesen noch aufgeschrieben werden.

4. Die.Adressinformation der Rettungsspur am Anfang der Spur benötigt Platz auf der Oberfläche der Platte.

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Aufgabe der Erfindung ist es, zur Behebung dieser Mängel eine Vorrichtung zu schaffen, die es ermöglicht, die fehlerhaften Sektoren während des Auslesens oder Einschreibens in den Sektoren zu behandeln, die Adressen der fehlerbehafteten Sektoren fliegend zu speichern und anschließend sequentiell die Ersatzsektoren am Ende der Spur zu behandeln. Zur Lösung dieser Aufgabe enthält die erfindungsgemäße Vorrichtung eine erste Einrichtung zum Einschreiben oder Auslesen auf den fehlerfreien Sektoren, eine zweite Einrichtung zur Ermittlung und Bezeichnung der fehlerbehafteten Sektoren und eine dritte Einrichtung zur Zuweisung von Ersatzsektoren, deren Anzahl gleich der Anzahl der ermittelten fehlerbehafteten Sektoren ist.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand''der Figuren. Von den Figuren zeigen:

Fig. 1a bis 1d die erfindungsgemäße Aufteilung der Informationen auf der Oberfläche einer Magnetplatte;

Fig. 2 ein Ausführungsbeispiel einer Elementarzelle einer Referenzzone;

Fig. 3a und 3b eine Darstellung, welche die Gesamtheit der Sektoren einer Platte zeigt;

Fig. 4a und 4b ein Ausführungsbeispiel der Vorrichtung zur Rettung fehlerhafter Sektoren;

Fig. 5 eine'Wahrheitstabelle aller Zustände, die durch . die Leitungen DATA und DOT in Fig. 4 erhalten werden;

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Fig. 6 eine Tabelle aller Steuerbefehle _f die die Platteneinheit ausführen muß;

Fig. 7 das Format des Steuerbyte Nr. 1 ;

Fig. 8 das Format des Steuerbyte Nr. 2;

Fig. 9 das Format des Steuerbyte Nr. 3;

Fig. 10 das Format des Zustandsregisters;

Fig. 11, 12 und 13 das Format der Bytes, welche die Be-

- Stimmung der Adresse der Pufferregister in Fig» 4a ermöglichen;

Fig. 14a und 14b Organigramme zur Erläuterung der Arbeitsweise der in Fig„ 4 gezeigten Vorrichtung; und

Fig. 15a bis 15c verschiedene Beispiele der Arbeitsweise der Vorrichtung nach Fig„ 4.

In Fig. 1a wird eine Magnetplatte D betrachtet, die in Richtung des Pfeils F rotiert -und deren nutzbare Aufzeichnungsoberfläche durch Kreise d1 und d2 begrenzt ist= Auf dieser Platte werden η kreisförmige gleiche Sektoren SO ^Si *·* ^Sn definiert.

Wie aus Fig. 1b ersichtlich ist, ist jeder Sektor S. in zwei Teile SDO. und SDA. unterteilt, worin zum einen die Daten, zu denen der Plattenspeicher gehört, und zum anderen die Spurauffindungsinformationen gespeichert sind, also die in Informationen, die für die Pos itionsFolgeregelung des magnetischen Wandlers T bezüglich der Achse Axj der Spuren erforderlich sind, sowie deren Adressen. Die Oberfläche des Teils SAD₁ ist wesentlich kleiner als die Oberfläche SDO..

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— 1 Λ —

Fig. 1c und 1d sind vergrößerte Darstellungen des Teils SAD. der Sektoren S. im Inneren des Kreises C.

Jeder Teil SAD. eines Sektors S. ist in N Zonen ZRP. ... ZRP.. ... ZRP j-«... unterteilt, die als Positions-Referenzzonen bezeichnet werden. In den Fig. 1c und 1d sind zur Vereinfachung nur die ersten fünf Zonen ZRP. und ZRP., gezeigt, die durch Rechtecke dargestellt sind.

Die Grenzen zwischen den verschiedenen Zonen ZRP.. sind die kreisförmigen Achsen Axj der Magnetspuren«, Jeder Magnetspur der Ordnungszahl j und Achse Axj ist die Zone ZRP_i . zugeordnet. Die Spur O ist also der Zone ZRP.. zugeordnet, der Spur 1 die Zone ZRP... usw„

Jede Zone ZRP.. enthält eine Gruppe aus mehreren Elementarzellen gleicher Länge, deren Anzahl wenigstens gleich der Anzahl der Bits zum Einschreiben der Spuradressen ist«

E¹Ln Ausführungsbeispiel einer Elementarzelle ist in FIg₀ ^-' gezeigt, wo eine Zelle C„ und ein Teil der benachbarten Zellen C_{v Λ} und C_x,,., einer Zone ZRP.. dargestellt ist«.

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Jede Zelle ist in vier gleiche Teile CP1, CP2, CP3 und CP4 unterteilt, deren Grenzen zwischen den Teilen CP1 und CP2 usw. definiert sind.

Jede Zelle enthält zwei aufeinanderfolgende Änderungen der Magnetisierungsrichtung der Magnetplatte, die in Fig. 2 durch einen doppelten Strich angegeben sind, wobei für jede Zelle ferner die Richtung und das Vorzeichen der magnetischen Induktion im Inneren jedes Teils CP1 bis CP4 angegeben ist»

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Jede der beiden Änderungen der Magnetisierungsrichtung kann zwei Positionen einnehmen:

- die "erste Änderung" kann entweder die Position PI oder die Position P2 einnehmen,

- die "zweite Änderung" kann die Position P3 oder P4 einnehmen.

In der üblichen Praxis enthält die Mehrzahl der Elementarzellen einer Zone ZRP₁- die Informationen, die zur Positbnsfolgeregelung des Kopfes T auf der Spur j erforderlich sind, sowie die Adressbits dieser selben Spur, wobei diese Informationen und diese Adressbits jeweils der "ersten Änderung" bzw. "zweiten Änderung" entsprechen.

Wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, entsprechen die die Position P1 oder P3 belegenden Änderungen einem Bit, das gleich "digital Null" ist, und die die Position P2 bzw. P4 belegenden entsprechen einem Bit, das gleich "digital Eins" ist.

Wie vorstehend ausgeführt wurde, ist aufgrund der Verwendung von Magnetplatten mit hoher Informationsdichte in seitlicher und in Längsrichtung die Wahrscheinlichkeit, daß ein Plattensektor einen Fehler aufweist, nicht vernachlässigbar. Daher sind auf jeder Seite der Platte D zusätzlich zu den η Sektoren S₀ bis S₁ zusätzliche Sektoren vorgesehen, die als "Rettungssektoren" bezeichnet werden, wie dies in Fig. 3 dargestellt ist. Die Anzahl dieser "Rettungssektoren" liegt in der Grössenordnung von einigen Einheiten, z.B. drei bei der hier beschriebenen Ausführungsform, also die Sektoren SS₁, SS₂> ^SS3° Diese Sektoren sind gleich den Sektoren S bis S₁. Insbesondere enthält jeder dieser Sektoren für jede der N Spuren eine Referenzzone.

Die Fehlstellen einer Magnetplatte werden durch Platten-Kontrolloperationen aufgefunden, die von dem Hersteller unmittelbar nach der Herstellung durchgeführt werden. Es sind

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also auf dieser Platte diejenigen Sektoren bekannt, die Fehlstellen aufweisen, und im Inneren derselben die von diesen Fehlstellen betroffenen Spuren.

Um zu verhindern, daß Störungen beim Auslesen der Informationen einer Plattenseite durch den magnetischen Wandler T auftreten, müssen für jeden Spurenteil, der in irgendeinem Sektor dieser Plattenseite enthalten ist, Informationen aufgeschrieben werden, die angeben, ob dieser Teil eine Fehlstelle aufweist oder nicht, die dort eine Aufzeichnung oder Auslesung unmöglich macht.

Diese Fehler-Anzeigeinformationen werden im Inneren jeder Referenzzone in eine Zelle eingeschrieben, die vorzugsweise am Anfang der Zone liegt.

Fig. 4a und 4b zeigen ein Ausführungsbeispiel der Vorrichtung zur Rettung der fehlerhaften Sektoren. In diesen Figuren sind nur die digitalen Einrichtungen für die Rettung dargestellt. Die anderen Elemente der Platteneinheit, die nicht zur Erfindung gehören, sind nicht dargestellt, z„3_;. die Lese- und Schreibkopf-Folgeregelungsorgane und die Antriebselemente der Platte. Für Einzelheiten des Aufbaus dieser Elemente wird auf Kapitel 9 und 10 des Werkes "Peripheral Devices" von Ivan Flores, Hrsg. Prentice-Hall, Englewood Cliffs, N.J., 1973, verwiesen. Die Digitaleinrichtung . für die Rettung und die Schnittstellen liegt zwischen der zentralen Datenverarbeitungseinheit und der Steuerlogik der Schreib- und Leseköpfe der Platteneinheit. Sie ist auf der CPU-Seite durch Informationsleitungen und Befehlsleitungen und auf der Seite der Schreib- und Leseköpfe über Leitungen angeschlossen, die als "data-read" und "data-write" bezeichnet werden. Auf dem I/O-Bus werden die Informationen zwischen der zentralen Verarbeitungseinheit und der Platteneinheit überführt. Diese Informationen können Daten oder Befehle sein, die für die Steuerung der verschiedenen

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Organe der Platteneinheit bestimmt sind. Der I/O™Bus ist an den Eingang 1 des Befehlsdecoders und der Steüerlogik 21 angeschlossen_r die an den Ausgängen 2-11 die verschiedenen Befehlssignale der verschiedenen in den Fig_o' 4a und 4b gezeigten Elemente abgeben solle

Ein Ausführungsbeispeils eines Befehlsdecoders ist auf Seiten 187 und 188 des Werkes "Structure et fonetionnement des ordinateurs" von Jean Pierre Meinadier, Hrsg_P Larousse, Paris, beschrieben.

Die Daten werden auf dem I/O-Bus auf zwei Weisen überführt, nämlich Schreibbetrieb und Lesebetrieb_o Isa Sehr eibbe trieb werden die Daten auf den Spuren der Magnetplatte aufgezeich™ net, während sie im Lesebetrieb aus der Spur der Magnetplatte ausgelesen und zur zentralen Verarbeitungseinheit übertragen werden. Ein Multiplexer 1 hat die Aufgabe? die Daten in der einen oder anderen Weise zu übertragen« Die Eingänge 1 und 3 des Multiplexers gewährleisten die Übertragung von Daten im Lesebetriebp v/ährend der Eingang 2 dieses Multiplexers diese Übertragung im Schreibbetrieb übernimmt,. Zur Durchführung dieser Übertragung ist der I/O-Bus mit dem Eingang 2 des Multiplexers 5 verbunden, während der Eingang 1 mit dem Ausgang eines Pufferregisters 2 und der Ein~ gang 3 mit dem Ausgang 4 eines seriell/nicht-seriell-ümsetzers 6 verbunden ist. Im Schreibbetrieb gewährleistet der Multiplexer 1 die Verbindung zwischen dem Ausgang 5 und seinem Eingang 2 und stellt somit die einzuschreibenden Daten zu dem seriell/nicht-seriell-Umsetzer 6 durch„ über die Verbindung, die den Ausgang 5 des Multiplexers 1 mit dem Eingang 1 des seriell/nicht-seriell-Umsetzers 6 verbindet„ Im Schr.eibbetrieb werden die Daten im Parallelbetrieb auf einer beliebigen Breite übertragen, die z,B, 8 Bits betragen kann. Der seriell/nicht-seriell-Umsetzer 6 ermöglicht die Umsetzung dieses Parallebetriebs in einen seriellen Betrieb und überführt die Daten Bit für Bit vom Ausgang 2 zum Eingang

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2 einer Steuerlogik für die Schreibköpfe 20. Der Ausgang des Multiplexers 1 ist ferner mit dem Eingang 1 eines * · Pufferregisters 5 verbunden, das wiederum an seinem Eingang 2 mit dem Eingang 1 einer Pufferregistergruppe 2 verbunden ist. Der Ausgang 2 dieser Pufferregister 2 verbunden ist_o Der Ausgang 2 dieser Pufferregister 2 ist auf den Eingang 1 des Multiplexers 1 zurückgeschleift. Diese Vorrichtung ermöglicht eine Pufferung der Daten, die zwischen der zentralen Verarbeitungseinheit und der Platteneinheit überführt werden, und zwar sowohl im Lese- als auch im Schreibbetriebo Die aus einer Spur der Platte susgelesenen Daten werden zum Eingang 3 des seriell/nicht-seriell-Umsetzers 6 Bit für Bit überführt und dann am Ausgang 4 des seriell/nicht-seriellümsetzers 6 parallel zum Eingang 3 des Multiplexers 1 übertragen. Die Pufferregister 2 werden von einem Adresszähler 7 adressiert, dessen Adressenprogression durch ein Signal CS gesteuert wird, das auf den Befehlsleitungen zwischen der Datenverarbeitungseinheit und der Platteneinheit übertragen und an seinen Eingangsanschluß 5 angelegt wird,, Die zwei höchstwertigen Bits des Adresszählers können durch den Inhalt eines Sektor-Anzeigerspeicher 8 (auch als Speicheradressierverwaltung bezeichnet) gesetzt werden, der an seinem Ausgang 3 zwei Bits abgibt, wobei dieser Ausgang mit dem Eingang 1 des AdressZählers 7 verbunden ist. Es wird hier daran erinnert, daß ein Anzeiger (bzw. Speicheradressenverwaltung) im allgemeinen aus einem Register oder einer Speicherzelle einer bestimmten Adresse gebildet, welches bzw. v/elche die Adresse einer Information oder einer Informationsgruppe enthält«. Der Sektor-Anzeigerspeicher 8 ist über seine Eingänge 1 und 2 mit Ausgang 2 bzw. 3 eines Sektorzahl-Zählers 9 für die Anzahl der zu reihenden Zähler verbunden. Die Inkrementierung dieses Zählers wird durch das Ausgangssignal einer Verknüpfungsschaltung E-. g gewährleistet, welches an den Eingang 1 des Zählers 9 angelegt wird, während die Verknüpfungsschaltung E^₉ an ihrem Eingang 'l· das Signal MS empfängt, welches anzeigt, daß der gewählte Sektor falsch ist, während dieses Signal MS

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durch den Ausgang 3 eines Zustandsregisters 25 übertragen wird. Das Zustandsregister 25 empfängt an seinem Eingang 1 Informationen über den Zustand der Platte, die von einem Spurinformationsdecoder 24 decodiert werden; diese Informationen werden durch den Ausgang 2 des Decoders 24 zum Eingang 1 des Zustandsregisters 25 übertragen. Wenn die zentrale Verarbeitungseinheit Kenntnis über den Zustand der Platteneinheit verlangt, so fragt sie das Zustandsregister 25 ab, das an seinem Ausgang 4 die Zustandsinformationen über den I/O-Bus überträgt, der die zentrale Verarbeitungseinheit mit der Platteneinheit verbindet. Die Überführung dieser Informationen wird am Eingang 2 des Zustandsregisters 25 durch ein Signal RS gesteuert, das am Ausgang 4 des Befehlsdecoders 21 abgegeben wird. Der Spurinformationsdecoder 24 überträgt von seinem Ausgang 3 die Informationen "Sektor-Impuls" zum Eingang 2 der Verknüpfungsschaltung E₁₉ und die Information "Index-Impuls" von seinem Ausgang 4 zum Eingang 1 eines Sektorzählers 16. Es wird daran erinnert, daß auf einer Magnetplatte der Index den Ursprung der Spuren und Sektoren auf der Oberfläche einer Platte bezeichnet. Die Information "Index-Impuls" hat die Aufgabe, den Sektorzähler 16 auf Null zurückzusetzen. Der Sektorzähler 16 wird durch die Signale "Sektor-Impuls" hochgezählt, die an seinem Eingang 2 ankommen und vom Ausgang 3 des Spurinformationsdecoders 24 übertragen werden. Der I/O-Bus ist ferner mit dem Eingang 1 eines Multiplexers 14 verbunden, um an seinen Ausgang 3 die Adresse des in dem Adressregister 15 aufgesuchten Sektors zu übertragen. Ein Vergleich zwischen dem Inhalt des Adressregisters 15 und dem Zähler 16 erfolgt in einem Vergleicher 17, dessen Eingang 1 mit dem Ausgang 2 des Registers 15 und dessen Eingang 2 mit dem Ausgang 3 des Zählers 16 verbunden ist. Das Vergleichersignal wird am Ausgang 3 des Vergleichers 17 zum Eingang 2 einer AND-Schaltung 18 übertragen, die an ihrem Eingang 1 ferner das Signal "Sektor-Impuls" empfängt.

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Die ÄND-Verknüpfungsschaltung 18 hat die Aufgabe, ein Schreib/Lese-Freigabesignal zum Eingang 3 der Steuerlogik der Lese/Schreibköpfe 20 zu liefern,, Ein Abwärtszähler 11 wird an seinem Eingang 1 mit der Zahl der anzuknüpfenden Sektoren geladen, die durch einen Befehl CB₂ am Ausgang 5 des Befehlsdecoders 21 übertragen wird. Der Ausgang 2 des AbwärtsZählers 11 ist mit dem Eingang 1 einer Verkettungs-Kippschaltung 12 verbunden, die den binären Zustand "1" annimmt, wenn die Anzahl der zu verkettenden Sektoren gleich Null ist« Der Ausgang 2 der Verkettungs-Kippschaltung 12 ist ferner mit dem Eingang 2 einer AND-Schaltung 23 verbunden, deren Eingang 1 das Ausgangssignal einer OR-Schaltung 10 empfängt, deren Eingang 1 mit dem Eingang 2 und deren Eingang 2 mit dem Eingang 3 des Zählers 9 für die Anzahl der zu rettenden Sektoren verbunden ist. Der Ausgang 3 der AND-Schaltung 23 ist mit dem Eingang 1 einer Rettungs-Kippschaltung 13 verbunden _s die den Zustand "1" annnimmt, wenn die Anzahl der zu verkettenden Sektoren gleich Null ist und wenn zu rettende Sektoren vorhanden sind» Der Zustand dieser Rettungs-Kippschaltung wird über deren Ausgang 2 zum Eingang 3 des Adressregisters 15 und zum Eingang 4 eines Multiplexers 14 übertragen,, dessen Eingang 2 eine vorverdrahtete feste Adresse empfängt., Bei der in Fig. 4b gezeigten Ausführungsform hat die feste vorverdrahtete Adresse den Wert 48. Wenn eine Rettung durchgeführt werden muß, so wird die Adresse 48 in das Adressregister 15 eingeladen, um dem Vergleicher 17 als Vergleichselement zu dienen.

Das vorstehend beschriebene Äusführungsbeispiel kann leicht in integrierter Technik verwirklicht werden. Insbesondere können elektronische Bauteile verwendet werden, deren Eigenschaften im "The TTL data book for design Engineers", Texas Instruments, Copyright 1973, beschrieben sind. Insbesondere können als Multiplexer eine Schaltung SN7415O, als Pufferregister eine Schaltung SN74198, als seriell/nicht-seriell-Umsetzer eine Schaltung SN74164j, als Vergleicher eine

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Schaltung SN74196 und als Kippschaltung eine Schaltung SN74S112 verwendet werden.

Die in Fig. 5 dargestellte Wahrheitstabelle zeigt die Gesamtheit der Zustände^ die durch Kombinationen der Signale auf den Leitungen "data" und "dot" erhalten werden. Wenn die Leitung "data" und die Leitung "dot" beide im Zustand "0" sind/ so nehmen die Elemente der Platteneinheit den Zustand an, in dem sie die verschiedenen Zustände der Platteneinheit auslesen können. Wenn die Leitung "data" im Zustand "0" ist und die Leitung "dot" im Zustand "1", so interpretiert die Platteneinheit die auf dem I/O-Bus vorhandenen Signale als Befehle. Diese Befehle werden dann in den Befehlsdecoder 21 eingeladen. Wenn die Leitung "data" im Zustand "1" und die Leitung "dot" im Zustand "0" ist, so geht die Platteneinheit zum Auslesebetrieb über. Wenn die Leitung "data" im Zustand "1" ist und die Leitung "dot" ebenfalls im Zustand "1", so geht die Platteneinheit zum Schreibbetrieb über. Die Steuersignale "data" und "dot" werden natürlich an die Befehlsdecoder und an die Steuerlogik 21 an den Eingängen 9 und 10 angelegt. Sie erscheinen decodiert an den Ausgängen 4_r 6 und 7 des Decoders 21, wobei die Ausgänge 6 und 7 Schreib- und Lesesignale D und R zu dem Multiplexer 1 und zu dem seriell/nicht-seriell-ümsetzer 6 senden, so daß diese Elemente in den entsprechenden Schreibbetrieb und Auslesebetrieb versetzt werden. Wenn es sich um das Auslesen eines Zustands handelt, so wird der Befehl vom Ausgang 4 des Decoders 21 zum Zustandsregister 25 gegeben, und zwar durch das Signal RS, das an den Eingang 2 dieses Registers angelegt wird.

Die in Fig. 6 dargestellte Tabelle zeigt die verschiedenen Codes, die für die Steuerbefehle der Platteneinheit verwendet werden. Der Code in der ersten Zeile ist derjenige, der für die Selektion der Spuren der Platte verwendet wird;

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er wird in Kombination mit den Befehlssignalen "data" und "dot" verwendet*, um die Platteneinheit für den übergang in den Schreib- oder Lesebetrieb vorzubereiten« Der Befehlscode in der zweiten Zeile wird für die Selektion der Spuren der Platte verwendet und zeigt ferner die Anzahl der Sektoren an, die verkettet werden? er wird ferner .dazu verwendet, die Platteneinheit zum übergang in den Schreiboder Lesebetrieb vorzubereiten» Der in Zeile 3 aufgeführte Befehl dient zur Steuerung der geregelten Kopfbewegungen auf den ausgewählten Zeilen und Sektoren und wird im Lesebetrieb verwendet® Der in Zeile 4 aufgeführte Befehl dient ferner zur Steuerung der Kopfbewegungen und "folgesteuerungen über den Spuren der gewählten Sektoren, wird jedoch hier im Schreibbetrieb verwendet» Die Befehle in den Zeilen 5, und 7 dienen zur Steuerung der Selektion der Pufferregister 2 in Fig„ 4. Die Befehle in den Zeilen 1, 2 und 3 in Fig. β haben ein 8-Bit-Format,, das in den Fig. 7, 8 bzw«, 9 gezeigt ist.

In Fig. 7 hat das Bit 1 stets den Wert "0% während die Bits 2 und 8 einen beliebigen Wert annehmen und den niedrigwertigen Bits der Spurselektionsadresse entsprechen.

In Fig. 8 haben die Bits 1 und 2 stets den Wert ¹¹O", die Bits 3 und 4 bezeichnen die Anzahl der Sektoren, die verkettet werden können,, und die Anzahl der zu verkettenden Sektoren beträgt also bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel maximal 4; das Bit 5 wird zur Identifizierung der Platte verwendet, das Bit 6 hat hier keine Bedeutung, die Bits 7 und 8 können mit den Bytes aus Fig. 7 verwendet werden, um die höchstwertigen Bits der auszuwählenden Spur adresse.anzugeben.

In Fig. 9 werden die Bits 1 und 2 in Kombination mit den Befehlszeilen "data" und "dot" verwendet, um eine Leseopera-

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tion oder eine Schreiboperation anzuzeigen. Die Bits 3 bis 8 bezeichnen die Adresse des Sektors, auf dem eine Lese- oder Schreiboperation ausgeführt werden soll.

Fig. 10 zeigt das Format des Zustandsregisters; dieses Register hat eine Breite von 8 Bits/ wobei diese Bits folgende Bedeutung haben:

- Bit BSF zeigt an, daß der aufgefundene Sektor fehlerhaft ist;

- Bit WCE zeigt an, daß die Anzahl der zu beschreibenden Sektoren die normale Kapazität der Platte übersteigt;

- Bit FLT zeigt den Ausfall irgendeines beliebigen Elements in der Platteneinheit an;

- Bit PER zeigt einen Paritätsfehler auf der Adresse eines Sektors an den eingeschriebenen oder ausgelesenen Datenbits an usw.;

- Bit RER zeigt einen Auslesefehler an;

- Bit BSY zeigt an, daß die Platteneinheit besetzt ist;

- Bit RDY zeigt an, daß die Platteneinheit zum Empfang oder zur übertragung von Informationen bereit ist;

- Bit DAS bedeutet, daß die Platteneinheit im Betrieb ist.

Fig. 11, 12 und 13 zeigen das Format der Bits für die Bestimmung der Adresse der Pufferregister in Fig. 4a. Das Pufferregister in Fig. 4a ist aus vier Registergruppen mit jeweils 256 Bytes gebildet, wobei die Adressierung der 256 Bytes im Inneren einer Registergruppe durch die Bits 5 bis 8 in Fig. 11, welche die niedrigstwertigen Adressbits angibt, und durch die Bits 5 bis 8 in Fig. 12 erfolgt, welche die höchstwertigen Adressbits angibt. Die Bits 7 und 8 in Fig. 13 dienen zur Adressierung eines der vier Register des Pufferregisters 2 aus Fig. 4a. Diese drei Befehle werden auf dem I/O-Bus in den Befehlsdecoder 21 überführt. Sie werden einzeln in den Befehlsdecoder 21 eingegeben und sind durch die Bits 3 und 4 bezeichnet. Wenn die Bits 3 und 4 beide auf "0" sind, so bedeutet dies, daß es sich um das

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erste Byte aus Fig. 11 handelt; wenn das Bit 3 den Wert "1" und das Bit den Wert "O" hat,- so bedeutet dies, daß es sich um das zweite Byte aus Fig. 12 handelt; wenn beide Bits im Zustand "1" sind, so bedeutet dies, daß es sich um das dritte Byte aus Fig. 13 handelt»

Fig. 14a und 14b zeigen Organigramme zur Erläuterung der Funktionsweise der in Fig. 4 gezeigten Vorrichtung. In Fig. 14a ist der Anfang einer Operation mit dem Schritt 1400 bezeichnet. Im Schritt 1401 wird der Zähelr 9 für die Anzahl der zu rettenden Sektoren, der in Fig. 4 gezeigt ist, durch ein Signal "reset" auf Null zurückgesetzt. Die Adresse des ersten verketteten Sektors wird von der zentralen Datenverarbeitungseinheit zu dem Register 15 über den Eingang 1 des Multiplexers 14 geschickt (Schritt 1402). Der Sektorenzähler wird hochgezählt, und sein Inhalt wird in dem Vergleicher 17 mit der gesuchten Adresse verglichen, die in dem Register 15 enthalten ist. Wenn der Vergleicher 17 anzeigt, daß die beiden Adressen übereinstimmen und wenn ein "Sektor-Impuls" am Eingang 1 der Verknüpfungsschaltung E-„ vorhanden ist (Schritte 1402 und 1403) und wenn der ausgewählte Sektor von dem Zustandsregister 25 nicht als fehlerhaft ermittelt wird, so wird von der Verknüpfungsschaltung E-_g keinerlei Signal bzw. Fehlerkennzeichen ("Fahne") abgegeben, und die Schreib/Lese-Freigabe wird durch die Verknüpfungsschaltung ^E18 9"^e9^eben (Schritte 1404 und 1408). Wenn der ausgewählte Sektor als fehlerhaft erkannt wird, so wird der Zähler für die Anzahl der zu rettenden Sektoren um eine Einheit hochgezählt, und der Zustand dieses Speichers wird in dem Sektor-Anzeigespeicher 8 gespeichert (Schritte 1405 und 1406). Der Schreib/Lese-Befehl wird dann im Schritt 1407 gesperrt. Wenn der. Schritt 1407 oder 1408 beendet ist, so wird im Schritt 1409 die Zahl der zu verkettenden Sektoren in dem Abwärtszähler 11 dekrementiert. Wenn der Abwärtszähler anzeigt, daß keine zu verkettenden Sektoren mehr vorhanden sind, so kehrt die Vorrichtung zum Schritt 1408 zurück,

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wartet einen Sektor-Impuls im Schritt 1403 ab, überprüft oder überprüft nicht das Vorhandensein eines Signals bzw. Fehlerkennzeichens am Ausgang der Verknüpfungsschaltung Ε-- (Schritt 1404), und in Abhängigkeit vom Zustand dieses Fehlerkennzeichens führt sie erneut die Schritte 1405 bis 1407 oder den Schritt 1408 durch. Bei der Rückkehr zum Schritt 1410 überprüft die Vorrichtung, wenn die Verkettung nicht beendet ist, ob eine Rettung durchgeführt werden muß oder nicht. Eine Rettung muß durchgeführt werden, wenn die Kippschaltung 13 im Zustand "1" ist, wenn diese jedoch im Zustand "0" ist, so ist die Operation beendet (Schritt 1412), Wenn im Schritt 1411 eine Rettung durchgeführt werden muß, so geht die Vorrichtung direkt zum Rettungszyklus über und lädt die Adresse 48 in das Adressregister 15 über den Multiplexer 14 ein. In diesem Schritt wird die letzte im Speicher 8 gespeicherte Speicherhinweisadresse in den Adresszähler 7 eingeladen. Wenn der Sektor-Adresszähler seinen Adresswert 48 erreicht, so erfolgt in dem Vergleicher 17 ein Vergleich, der anzeigt, daß die Adresse des ersten zu rettenden Sektors gefunden ist (Schritt 1414). Wenn eine Fehlstelle in der Rettungszone vorhanden ist, so ermittelt das System ein Fehlerkennzeichen im Schritt 1416, welches von der Verknüpfungsschaltung E-_g erzeugt wird, wenn das von dem Zustandsregister 25 erzeugte Signal MS und der "Sektor-Impuls", der von dem Spurinformationsdecoder 24 erzeugt wird, vorhanden sind. Die Anwesenheit dieses Fehlerkennzeichnens bzw. dieser "Fahne" verursacht dann eine Inkrementierung des Zählers 9 für die Anzahl der zu rettenden Sektoren (Schritt 1417) . Das System überprüft dann, daß keine weiteren Fehler in der Rettungszone vorhanden sind, und durchläuft wieder den Schritt 1415; wenn kein Signal bzw. Fehlerkennzeichen ermittelt wird, so gibt die Vorrichtung im Schritt 14 20 das Einschreiben oder Auslesen von Daten auf der Platte frei, indem ein Signal am Ausgang der Verknüpfungsschaltung E-_g erzeugt wird. Im Schritt 1421

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wird die Adresse des Rettungssektors in dem Adressregister 15 um eine Einheit inkrementiert. Im Schritt 1422 wird die Anzahl der zu rettenden Sektoren um eine Einheit im Zähler 9 dekrementiert, und diese Adresse wird in den Sektor-Anzeigespeicher 8 eingeladen» Wenn bei dem Dekrementierungsvorgang der Zähler auf den Zustand "G" zurückgelangt, so gibt der Ausgang 3 der OR-Schaltung 10 keinerlei Signal ab, und das System wird informiert,, daß kein weiterer Fehler behandelt werden muß, alle Rettungsvorgänge durchgeführt sind und die Operation somit im Schritt 1424 beendet istj wenn hingegen der Zähler für die Anzahl der zu rettenden Sektoren durch die Dekrementierung nicht auf Null zurückgelangt, so nimmt das System die Operationen ausgehend von dem Schritt 1415 wieder auf. Es ist auch möglich, daß ein Fehler zwischen dem Ende der Verkettung und dem Anfang der Rettungszone erscheint. In diesem Fall führt das System die Operationen ausgehend vom Schritt 1414 durch, überprüft im Schritt 1518 das Vorhandensein eines Fehlerkennzeichens und inkrementiert im Schritt 1419 den Zähler für die Anzahl der zu rettenden Sektoren, um wieder zu dem Schritt 1414 zu gelangen. Wenn jedoch im Schritt 1418 keinerlei Fehlerkennzeichen ermittelt wird, so nimmt das System die Operationen ab dem Schritt 1414 wieder auf.

Die Fig. 15a und 15c zeigen verschiedene Beispiele der Funktionsweise der in Fig» 4 gezeigten Vorrichtung. In Fig. 15a erscheinen ;die Fehlstellen zwischen den "Sektor-Impulsen" 2 und 3, 7 und 8, 12 und 13. Zu dieser Figur ist anzumerken, daß nur die Fehlstelle berücksichtigt ist, die zwischen den "Sektor-Impulsen" 12 und 13 erscheint«. Die Verkettung der Sektoren erfolgt nur, wenn der gesuchte Sektor aufgefunden ist; bei dem Beispiel in Fig. 15a ist die tatsächliche Adresse des gesuchten Sektors 12, und seine digitale Adresse wird um eine Einheit auf 11 dekrementiert, wobei diese Adresse bei jedem "Sektor™Impuls" während der gesamten Dauer

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der Verkettung inkrementiert ist, wie den Sektoradressen 12, ii, 14 und 15 zu entnehmen ist. Am Ende der Verkettung wird die Sektoradresse 48 in das Sektor-Adressregister eingeladen. Das Fehlerkennzeichen signalisiert Fehler, die zwischen den "Sektor-Impulsen" 12 und 13 ermittelt wurden, wodurch das Fehlerkennzeichen für die Adresse 13 des gesuchten Sektors erscheint. Aus der Figur kann entnommen werden, daß die Erscheinung dieses Fehlerkennzeichens jeglichen Schreib/Lese-Vorgang zwischen den "Sektor-Impulsen" 12 und 13 verhindert; während der verbleibenden Zeit, die für den Verkettungszyklus zur Verfugung steht, erfolgt hingegen der Schreib/Lese-Vorgang. Beim Erscheinen des Fehlerkennzeichens hat der die Anzahl der zu rettenden Sektoren anzeigende Zähler den Wert "1" angenommen. Am Ende des Verkettungszyklus hat die Kippschaltung 13 den Wert "1", und der Rettungszyklus beginnt. Aus Fig. 15a ist ferner ersichtlich, daß das Einschreiben oder Auslesen von zu rettenden Informationen zwischen den "Sektor-Impulsen" 48 und 49 erfolgt, also auf dem Sektor 48.

Fig. 15b zeigt einen Fall, wo zwei Fehler auftreten: der eine in dem Verkettungszyklus und der andere zwischen dem Ende des Verkei'ungszyklus und dem Anfang der Rettungszone. Der am Ende des Verkettungszyklus auftretende Fehler erscheint im Sektor 14, während der zwischen dem Ende des Verkettungszyklus und dem Anfang der Rettungszone auftretende Fehler im Sektor 30 erscheint. Der Zähler für die Anzahl der zu rettenden Sektoren nimmt also den Wert "1" an; wenn der Fehler im Sektor 14 ermittelt ist, wird das Einschreiben oder Auslesen im Sektor 14 auf diesem Sektor gesperrt, jedoch auf dem Sektor 49 freigegeben. In Fig. 15c erscheinen zwei Fehler in dem Verkettungszyklus auf den Sektoren 12 und 13, und ein Fehler erscheint im Sektor 49 in der Rettungszone. Es wird also ein Fehlerkennzeichen beim Durchgang der Sektoren 11, 13 und 49 ermittelt. Das

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Einschreiben wird also nur für die Sektoren 12, 14, 48 und 50 freigegeben. Bei Betrachtung der Fig. 15a und 15c ist also ersichtlich, daß die Schreib- und Leseoperationen in den Sektoren verboten werden, wo Fehler vorhanden sind, und daß diese Operationen verschoben werden, um auf Sektoren ausgeführt zu werden, die in der Rettungszone definiert sind. Wenn also eine Schreiboperation verschoben wird, so bleiben die Informationen in einem der vier Pufferregister 2 gespeichert (Fig. 4a). Diese Informationen werden während des Rettungszyklus in der umgkehrten Reihenfolge, wie sie in dem Pufferregister 2 gespeichert wurden, wieder abgenommen.

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Claims

Dipl.-Ing. Dipl.-Chem. Dipl.-Ing.

E.Prinz - Dr. G. Hauser - G. Leiser

Ernsbergerstrasse 19

8 München 60

25. Mai 1979

COMPAGNIE INTERNATIONALE POUR L'INFORMATIQUE CII - HONEYWELL BULL
94, avenue Gambetta
75020 Paris / Frankreich

Unser Zeichen: C 3230

PATENTANSPRÜCHE

Vorrichtung zur Detektion von fehlerhaften Sektoren und Zuordnung von Ersatzsektoren bei einem Magnetplattenspeicher, der mit einer zentralen Datenverarbeitungseinheit verbunden ist, wobei jede Plattenseite in kreisförmige Sektoren und konzentrische Spuren unterteilt ist, auf denen die Informationen aufgezeichnet bzw. aus denen die Informationen ausgelesen werden, welche zwischen der zentralen Datenverarbeitungseinheit und dem Magnetplattenspeicher überführt werden, wobei der Plattenspeicher einer Einrichtung zur Adressierung jeder Spur und jedes Sektors zugeordnet ist und magnetische Wandler für die Aufzeichnung und Wiedergabe der Informationen direkt gegenüber jeweils einer Plattenseite sowie Einrichtungen für die vorübergehende Speicherung der Informationen, die zwischen der zentralen Datenverarbei-

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tungseinheit und dem Plattenspeicher überführt werden, enthält, dadurch gekennzeichnet, daß eine erste Einrichtung zur Aufzeichnung bzw. Wiedergabe der Informationen auf fehlerfreien Sektoren vorgesehen ist, daß eine zweite Einrichtung zur Detektion oder Bezeichnung von fehlerbehafteten Sektoren in der Reihenfolge ihrer Ermittlung vorgesehen ist und daß die erste und die zweite Einrichtung und eine Adressiereinrichtung mit einer dritten Einrichtung zusammenwirken, dieam Ende einer durch die Adressiereinrichtung adressierten Spur Ersatzsektoren zuweist ., deren Anzahl gleich der Anzahl der ermittelten fehlerbehafteten Sektoren ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Einrichtung im Informationsaufzeichnungs- oder Wiedergabebetrieb durch Befehlssignale gesteuert ist, die von der zentralen Datenverarbeitungseinheit abgegeben werden, wobei diese Befehlssignale gesteuert werden zum einen durch eine Einrichtung, die zugleich die Speicherung der Anzahl von Sektoren, die am Anfang der Informationsüberführung zwischen dem Plattenspeicher und der zentralen Datenverarbeitungseinheit überführt werden, und das Herunterzählen der Anzahl von Sektoren ermöglicht, die gespeichert werden, während sie gegenüber dem Aufzeichnungs- bzw. Wiedergabewandler für die Informationen vorbeilaufen, und zum anderen gesteuert werden durch eine Einrichtung, die das Einschreiben oder Auslesen der Informationen auf einem fehlerhaften Sektor sperrt.
3. 'Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

die. zweite Einrichtung zur Detektion und Bezeichnung der fehlerbehafteten Sektoren in der Reihenfolge ihrer Ermittlung ein erstes Mittel zur Verbuchung der fehlerhaften Sektoren, das einem zweiten Mittel zur Speicherung

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der Reihenfolge zugeordnet ist, indem die. fehlerhaften Sektoren ermittelt werden, und daß das zweite Mittel auf eine Einrichtung zur Adressierung von Puffereinrichtungen für die zwischen der zentralen Datenverarbeitungseinheit und dem Plattenspeicher überführten Informationen einwirkt, um im Inneren der Einrichtung zur. vorübergehenden Speicherung Speichereinrichtungen zu bezeichnen, die für die Informationen res_erviert sind, die nicht auf fehlerhafte Sektoren überführt werden konnte.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die dritte Einrichtung zur Zuweisung von Ersatzsektoren, deren Anzahl gleich der Anzahl der durch die zweite Einrichtung ermittelten fehlerbehafteten Sektoren ist, und zwar am Ende einer Spur, eine Einrichtung zur überführung der Adresse des ersten Ersatzsektors, der am Ende der von der Spuradressiereinrichtung adressierten Spur liegt, in die Einrichtung zur Adressierung der Sektoren enthält.
5. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Speicherung der Anzahl der verwendeten Sektoren und zur Herabzählung der Anzahl der gespeicherten Sektoren während ihrer Adressierung durch die Adressiereinrichtung aus einem Abwärtszähler gebildet ist, der von der zentralen Datenverarbeitungseinheit mit der überführung der Informationen· zwischen der zentralen Datenverarbeitungseinheit und der Platteneinheit beauftragt ist und bei jedem übergang von einem Sektor zum nächsten vor den Wandlern für die Aufzeichnung und Wiedergabe der Information um eine Einheit zurückgezählt wird · und wenn die Zählrate gleich Null ist, ein Befehlssignal für die Einrichtung zur Zuweisung von Ersatzsektoren für die fehlerbehafteten Sektoren am Ende einer Spur abgibt.

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Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1, 2, 3 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Mittel zur Verbuchung der fehlerhaften Sektoren ein Zähler/Abwärtszähler ist, der bei jedem auf einem Sektor ermittelten Fehler um eine Einheit weitergeschaltet:wird und dessen Ausgänge mit einer Einrichtung zur Steuerung der dritten Einrichtung für die Zuweisung von Ersatzsektoren am Ende einer Spur verbunden sind, und um eine Einheit zurückgeschaltet wird, wenn die dritte Einrichtung für die Zu-Weisung von Ersatzsektoren am Ende einer Spur angesteuert wird.

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