4. Benzile magnetice

INTRODUCERE

Benzile magnetice sunt destinate salvarilor de siguranta - o modalitate de a va asigura ca un dezastru nu va va face sa pierdeti toate datele valoroase. De asemenea, o parete dintre sistemele standardizate de benzi magnetice pot fi folosite ca medii de schimb. Sistemele de banda magnetica exista �n diferite formate, cu capacitati, viteze si modalitati diferite de folosire.

Av�nd un sistem de salvare corespunzator, putem oric�nd sa facem o copie a celor mai valoroase date pe un mediu amovibil, pe care sa �l stocam �ntr-un loc sigur. �n cazu unui dezastru avem �ntotdeauna o copie de pe care putem reface informatiile originale.

Conceptul este simplu, dar departe de perfectiune. Un sistem de salvare trebuie sa asigure o combinatie de caracteristici contradictorii. Mediul de salvare trebuie sa fie permanent, dar refolosibil, sigur, dar portabil, fiabil, dar ieftin, usor de folosit, dar sa fie un echipament pentru PC-uri.

Benzile au fost primele sisteme magnetice de stocare masiva folosite pentru calculatoare, �nca de pe vremea calculatoarelor Univac, de marimea unei camere, si a tuburilor cu vid. Benzile magnetice s-au dovedit un �nlocuitor bun puntru cartelele si benzile de h�rtie perforate - sistemul primar de stocare al calculatoarelor mainframe. Ulterior, transferurile de informatii au devenit un devenit un domeniu important de utilizare a benzilor magnetice. Bazele de date puteau fi transferate cu usurinta de la un sistem la altul cu ajutorul rolelor de banda magnetica. Dupa ce discurile au preluat rolul de sistem principal de stocare, sistemele de benzi magnetice au fost adaptate ca sisteme pentru salvarile de siguranta.

�n momentul intrarii �n lumea calculatoarelor personale, benzile magnetice trecusera deja printr-un proces de evolutie �n mediul calculatoarelor mainframe. Banda magnetica nu a fost considerata niciodata sistem de stocare primar. �n lumea PC-urilor, benzile magnetice au �ndeplinit �nc� de la �nceput acelasi rol pe care �l au si astazi, acela de mediu de baza pentru salvarile de siguranta. De la primele sisteme, benzile magnetice s-au dezvoltat �n acelasi ritm cu discurile pentru a caror salvare sunt folosite. Pornind de la sisteme care nu puteau stoca dec�t 30 MB pe banda, sistemele moderne �ncarca mai multi gigaocteti pe casetele compacte, usor de folosit.

Mediile de stocare

Ca entitate fizica, banda magnetica este simpla si sofisticata, �n acelasi timp. Modelul este foarte simplu, reprezent�nd un mediu perfect de stocare secventiala (o panglica lunga si subtire, pe care sunt stocate secvente de informatie). Partea sofisticata este legata de materialele folosite pentru constructie.

Banda magnetica

Banda folosita de orice sistem este formata din doua parti principale (suportul si pelicula). Suportul ofera rezistenta necesara pentru a evita ditrugerea benzii �n timp ce este deplasata �nainte si �napoi pe calea de transport. Progresele calitative ale materialului folosit ca suport reflecta dezvoltarea industriei materialelor plastice. Primele benzi magnetice foloseau ca suport h�rtia. La scurt timp dupa aparitia echipamentelor de �nregistrare comerciale, la �nceputul anilor 1950, a fost adoptat celuloidul (acetatul de celuloza, acelasi material plastic folosit pentru filmele fotografice cu trei decenii �n urma). Materialul plastic cel mai bun este poliesterul. Pentru benzile magnetice, poliesterul are calitati deosebite: flexibilitate si procent mic de �ntindere pentru lungimi mari ale benzii. Aceste calitatii sunt necesare pentru a rezista la rasucirile impuse de mecanismul unitatii de banda, la vitezele mari de derulare si la schimbarile bruste de directie. Grosimea tipica a stratului de suport al benzii magnetice variaza de la 0,25 mil (un mil este egal cu o miime de inch) la 1 mil, adica �ntre 10 si 40 de microni.

Latimea stratului de suport depinde de aplicatia careia �i este destinata banda magnetica. Benzile mai late ofera un spatiu mai mare pentru stocarea datelor, dar sunt mai scumpe si, dincolo de un anumit punct, mai greu de �mpachetat. Benzile cele mai �nguste, folosite de obicei pentru casete, masoara 0,150 inch (3,8 milimetri). Benzile cele mai late, folosite pentru calculatoare, masoara 0,5 inch (12,7 milimetri). Modul de proiectare a echipamentelor si formatul de stocare determina latimea benzii folosite.

La fel ca si stratul de suport, a evoluat si pelicula magnetica, �n acelasi timp cu toate mediile magnetice. Daca, la un moment dat, benzile erau acoperite cu oxizi magnetici dopati, peliculele magnetice moderne include particule de metale pure, aplicate cu adezivi speciali, sau ciar pelicule metalice placate sub forma de vapori. Peliculele magnetice ale benzilor respecta aceleasi principii ca toate celelalte medii magnetice, benzile magnetice moderne au coercitivitati mai �nalte si permit densitati de stocare mai mari.

Cartusele

La �nceput, au fost folosite rolele. Acestea sunt simple mosoare pe care este �nfasurata o banda de o anumita lungime si reprezinta cea mai simpla modalitate de transportare a benzilor. Sub aceasta forma, benzile magnetice poarta numele de rola deschisa (open reel).

Prin �nchiderea benzii magnetice �ntr-un cartus, se obtine o caseta permanenta care asigura protecsia mediului magnetic delicat si simplifica �ncarcarea. Cartusul de baza, folosit pentru sistemele mainframe 3480/3490/3590, nu face dec�t sa �mpacheteze o rola de banda �ntr-o carcasa de plastic si se bazeaza pe un sistem automat de dirijare a benzii. Toate sistemele de banda folosite astazi pentru PC-uri, incluz�nd casetele digitale, cartusele de un sfert de inch, sistemele de banda helicoidale de patru si opt milimetri, folosesc cartuse de tip caseta care contin at�t rola sursa c�t si rola destinatie �n aceeasi carcasa. Originea acestui model poate fi urmarita p�na la casetele audio.

Dezvoltata si omologata de conglomeratul Philips, caseta audio a fost doar una dintre numeroasele �ncercari de depasire a problemelor create de �ntinderea benzilor de pe rolele deschise. Ideea originala nu a apartinut firmei Philips. O alta �ncercare a fost facuta anterior de RCA. Care a folosit o caseta asemanatoare, dar mai mare, a carei patrundere pe piata a esuat. Caseta compacta, asa cum a fost denumita de Philips, a vut mai mult succes, deoarece este mai usor de folosit si nu a avut aspiratii prea mari. Aceasta nu a fost proiectata ca un mediu de �nalta fidelitate, dar a patruns pe aceasta piata pe masura ce dezvoltarea tehnologica a dus la �mbunatatirea mediului magnetic, cu o calitate initiala modesta. Dimensiunea si comoditatea �n folosire au facut ca acestea sa devina mediul audio preferat pentru echipamentele auto si apoi mediul de �nalta fidelitate preferat (chiar �nainte de introducera CD-urilor, casetele au c�stigat cea mai mare parte a pietei muzicale).

Mecanismul de baza al casetei nu face dec�t sa �nchida doua role transportoare �ntr-o carcasa de plastic. Carcasa protejeaza banda magnetica, deoarece aceasta este permanent atasata la ambele role, ceeace elimina necesitatea �ntinderii benzii. Partile laterale ale carcasei au rolul de a mentine pozitia rolelor. Aceasta functie este �ntarita de doua foi subtiri de teflon, c�te una de fiecare parte a rolelor de banda, care contribuie la reducerea frecarii dintre banda si carcasa de plastic. O fereastra transparenta de plastic pe ambele parti ale casetei permite sa se vada c�ta banda mai este pe fiecare dintre cele doua role.

Rolele din interiorul casetelor nu sunt dec�t simple mosoare pe care este �nf�surata banda magnetica. O mica clema de pe perimetrul rolei fixeaza un capat al benzii pe rola. �n diferite puncte din interiorul casetei sunt dispuse ghidaje care asigura benzii magnetice parcurgerea unui traseu corect. Caseta include si un sistem de protectie �mpotriva stergerii accidentale a muzicii sau a informatiilor valoroase. �n partea din spate a casetei (partea opusa celei �n care intra capulde citire/scriere) se afla doua urechiuse de plastic care protejeaza doua orificii din carcasa. Un brat al mecanismului de transport �ncearca sa intre �n aceste orificii. Daca reuseste, caseta este considerata protejata la scriere. Ruperea uneia dintre dele doua urechiuse protejeaza caseta �mpotriva unor stergeri accidentale. Pentru a �nregistra caseta este suficient sa se acopere din nou gaurile (putem folosi benzi adezive, leucoplast etc).

Casetele audio mai recente au pe marginea din spate crestaturi suplimentare, care indica senzorilor unitatii de caseta tipul benzii din interiorul casetei. Cartusele de banda mai noi au modificat o parte dintre aspectele fizice ale casetelor audio, dar au pastrat tehnologia de baza. Toate cartusele de date au o grosime aproape uniforma si uzn fel de usita care protejeaza banda magnetica. Desi unele cartuse de banda nu folosesc mecanismul bazat pe urechiuse si orificii, toate folosesc un sistem oarecare de protectie la scriere. Multe cartuse fac aceasta operatie reversibila, folosind glisoare sau indicatoare rotative. Unele cartuse folosesc benzi de alte dimensiuni dec�t casetele audio standard.

Tehnologii de �nregistrare pe banda

Sistemele de banda sunt deseori descrise dupa modul de operare, adica modalitatea de �nregistrare a datelor pe banda. Exita cel putin patru moduri specifice de �nregistrare care au patruns si �n specificatiile sistemelor de banda folosite pentru calculatoare: start-stop, flux continuu, paralel si serpentina.

Modul de operare de tip start-stop

Diferenta fundamentala dintre unitatile de banda este data de modul �n care acestea deplaseaza banda. Primele unitati de banda operau �n modul start-stop, acestea manipulau la un moment dat un bloc de date (de la 128 de octeti la c�tiva kiloocteti) si scriau pe banda fiecare bloc, pe masura ce �l receptionau. �ntre blocurile de date, unitatea oprea miscarea benzii si astepta receptionarea urmatorului bloc. Unitatea trebuia sa pregatesca banda pentru fiecare bloc, identific�nd blocurile astfel �nc�t datele sa poata fi corect recuperate.

Modul de operare cu flux continuu

Atunci c�nd unitatea de banda a PC-ului primeste portia de date de care are nevoie, octetii curg c�tre unitate �ntr-un flux ne�ntrerupt si banda se deruleaza fara oprire. Aceasta operare se numeste mod de lucru flux continuu (streaming). Unitatile de banda care folosesc aceasta tehnologie pot sa accepte date si sa le scrie pe banda cu o rata limitata numai de viteza de deplasare a mediului si de densitatea de stocare (densitatea liniara a datelor de pe banda). Pentru ca banda nu trebuie sa se opreasca �ntre blocuri, unitatea de banda nu pirde timp. Modelul bayat pe flux continuu reduce si ea costurile, deoarece unitatea nu trebuie sa accelereze sau sa fr�neze rapid banda, ceea ce permite folosirea unui mecanism cu greutate mai mica. Aproape toate unitatile de banda pentru PC-uri pot sa scrie �n prezent flixuri de date pe banda.

Modul de �nregistrare paralela

Asa cum unitatile de disc �mpart suprafeta discului �n piste paralele, unitatile de banda �mpart latimea benzii magnetice �n mai multe piste. Numarul de piste variaza �n functie de tipul unitatii si de standardul folosit. Primele sisteme de banda magnetica folosite pentru calculatoare �nregistrau noua piste de date separatr. Prima dintre aceste masini folosea �nregistrarea paralela, prin care �nregistra fiecare octet pe �ntreaga latime a benzii, cu un bit pe fiecare pista si un bit de paritate. O banda putea fi folosita pentru o singura trecere peste capul de citire/scriere, dupa care trebuia sa fie derulata �napoi. Sistemele de banda mai noi au dezvoltat acest model, �nregistr�nd pe latimea benzii 18 sau 36 de piste, corespunzatoare unui cuv�nt sau unui cuv�nt dublu, scrise �n paralel.

�nregistrarea paralela permite o rata de transfer pentru o anumita banda, deoarece la un moment dat sunt scrisi mau multi biti, dar citirea datelor consuma foarte mult timp (pentru cautarea unui anumit octet poate sa fie necesara derularea �ntregii benzi). �n plus, capetele de citire/scriere si circuitele electronice asociate sunt, inevitabil, complicate. Capul de citire/scriere trebuie sa aiba un spatiu si un pol pentru fiecare pista. Pentru pregatirea semanlelor destinate fiecarei piste, unitatea de banda trebuie sa foloseasca un amplificator separat. De aici rezulta si un pret mai mare pentru unitatile care folosesc �nregistrarea paralela.

Modul de �nregistrare �n serpentina

Majoritatea sistemelor de banda pentru PC-uri folosesc �nregistrarea pe mai multe piste, dar acestea nu sunt scrise �n paralel. Datele primite sunt convertite �ntr-o forma si apoi scrise pe banda. �nregistrarea seriala pe mai multe piste are ca rezultat o metoda de �nregistrare numita �nregistrare �n serpentina. Unitatile de banda care folosesc cartuse �n serpentina scriu bitii de date pe banda secvential, �ntr-o directie, pe o pista, pe toata lungimea benzii. Atunci c�nd unitatea ajunge la capatul benzii, sensul de miscare se schimba si capul de citire/scriere se deplaseaza pe urmatoarea pista. Procesul se repeta la fiecare capat al benzii, p�na la terminarea pistelor. Figura de mai jos prezinta organizarea pistelor pe o banda care foloseste �nregistrarea �n serpentina.

Un sistem de banda cu �nregistrare �n serpentina poate citi destul de rapid datele prin deplasarea capului de pe o pista pe alta, deoarece trebuie sa parcurga doar o parte a benzii ca sa gaseasca datele cerute. �n plus, pentru acest tip de �nregistrare este nevoie de un singur canal de scriere si de un singur pol pentru capul de citire/scriere, ceea ce scade pretul unitatii de banda. Sistemele moderne cu �nregistrare �n serpentina pot folosi mai mult de 50 de piste pe latimea benzii.

Modul de �nregistrare elicoidala

Principiul de baza al tuturor sistemelor de banda precedente este deplasarea benzii peste un cap de citire/scriere stationar. Viteza de deplasare a benzii, �mpreuna cu densitatea de stocare a datelor pe banda, determina viteza cu care pot fi scrise sau citite datele pe banda, asa cum densitatea datelor si viteza de rotatie determina rata de transfer a datelor �n cazul discurilor. Prin 1950, rata de transfer a devenit o problema atunci c�nd s-a �ncercat stocarea pe banda magnetica obisnuita a filmelor de televiziune. Era necesara o rata de transfer de ordinul megaoctetilor, �n timp ce majoritatea sistemelor de banda se opreau la nivelul kilooctesilor. Ideea inspirata care a facut posibila �nregistrarea video a fost punerea �n miscare a capului, simultan cu miscarea benzii, astfel �nc�t viteza relativa sa creasca. Evident, capul nu se poate misca paralel cu banda. Primele aparate video deplasau capul aproape perpendicular pe directia de miscare a benzii. Dupa c�teva decenii de dezvoltare, s-a dovedit ca �nclinarea capului la un mic unghi fata de banda, satfel �nc�t acesta sa parcurga pe banda o sectiune a unui traseu elicoidal, este cea mai practica solutie. Procesul rezultat a fost numit �nregistrare cu scanare elicoidala. Exemple de sisteme cu scanare elicoidala: benzile de opt milimetri si benzile DAT (Digital Audio Tape).

�n sistemele de �nregistrare cu scanare elicoidala, capetele rotative sunt montate pe un tambur. Banda magnetica �nconjoara tamburul �n afara cartusului protector. Doua brate ale mecanismului trag banda �n afara cartusului si o �nfasoara pe jumatate �n jurul tamburului (�n unele sisteme banda banda este �nfasurata aproape �n �ntregime �n jurul tamburului). Pentru ca traseul capului sa fie �nclinat pe banda, tamburul este monatat sub un anumit unghi, care masoara aproximativ cinci grade �n cazul benzilor de opt milimetri si aproximativ sase grade �n cazul benzilor DAT. Ca rezultat, benzile elicoidale au mai multe piste paralele, dispuse oblic pe latimea benzii, �n loc sa fie paralele cu marginile acesteia. Aceste piste sunt foarte fine, unele sisteme elicoidale �nregistreaza aproape 2000 piste pe inch. �n majoritatea sistemelor elicoidale, pistele diagonale sunt �nsotite de una sau mai multe piste audio.

�nregistrarea cu scanare elicoidala poate sa foloseasca �nreaga suprafata a benzii. Sistemele de �nregistrare cu capete stationare trebuie sa lase spatii libere (zone de siguranta) �ntre pistele care contin date. Sistemele elicoidale pot suprapune pistele si chiar fac acest lucru. Desi �n cazul benzilor de opt milimetri se folosesc zone de siguranta, benzile DAT permit suprapunerea marginilor la scrierea pistelor. Aceasta metoda de suprapunere functioneaza, deoarece tamburul rotativ are, de fapt, doua (sau mai multe) capete de citire/scrier, iar fiecare dintre acestea scrie datele cu o alta relatie unghiulara (numita azimut) fata de pistele de pe banda.

La citirea datelor, capul de citire raspunde puternic la datele scrise cu acelasi azimut cu al sau, dar slab la datele cu un azimut diferit. �n sistemele DAT, un cap este �nclinat cu 20 de grade �nainte fata de perpendiculara pe piste, iar al doilea cap este �nclinat �napoi cu acelasi unghi.