Brevet FR2134708A1 — publié le 19721208

£134708 la présente invention concerne un procédé et un dispositif d'enregistrement et de démodulation de données numériques en code binaire. Tous les calculateurs numériques comportent nécessaire-5 ment une mémoire d'un type ou d'un autre et dans la plupart des calculateurs actuels, les données sont enregistrées sôus forme binaire sur des supports magnétiques mobiles tels que des bandes, des tambours ou des disques qui portent un revêtement magnétique. Grâce à leur longueur pratiquement illimi-10 tée, les mémoires à bande magnétique offrent une très grande capacité potentielle de mémorisation, mais elles sont considérées comme étant relativement lentes en raison du temps nécessaire pour rechercher une donnée particulière sur leur longueur. le temps d,accès aux mémoires à disques et à tambours 15 est très court car, pendant qu'un disque ou un tambour tourne, les données passent à chaque tour sous la tête de lecture. Mais les mémoires à disques et à tambours n'ont qu'une capacité limitée qui dépend du nombre et de la longueur des pistes de données et de la densité d'enregistrement sur ces pistes. 20 Afin d'augmenter ,au maximum la capacité d'une mémoire rotative d'une dimension donnée, il est. nécessaire de choisir un procédé efficient d'enregistrement de données. le procédé le plus simple d'enregistrement de données, appelé généralement procédé "à retour au repos", consiste à 25 enregistrer sur le support magnétique une impulsion pour représenter un élément binaire "1", l'absence d'impulsion représentant un élément binaire "0". Bien que simple et peu coûteux, ce procédé d'enregistrement n'est pas très répandu, car les deux variations de flux nécessaires pour enregistrer cha-30 que élément binaire imposent une certaine lenteur de l'enregistrement, et. aussi parce que la représentation d'un élément binaire "0" par une absence d'enregistrement peut provoquer des erreurs de lecture. - le procédé d'enregistrement appelé "à retour à zéro" 35 permet d'éliminer les risques d'erreurs dues .à l'absence de lecture d'un signal pour l'élément binaire "0". Selon ce procédé, un élément binaire "1" est représenté par une impulsion enregistrée d'une polarité, et l'élément binaire "0" est représenté par une impulsion enregistrée de polarité opposée. 40 Bien que ce procédé permettre résoudre le problème posé par 17 15438 1134708 les erreurs de lecture possibles par manque de signal, il est relativement lent et n'est pas non plus très répandu, car il constitue également un procédé à double transition qui nécessite deux variations de flux par élément binaire enregistré. 5 Un procédé qui semble éliminer tous les inconvénients mentionnés ci-dessus est celui "sans retour à zéro". Ce procédé est plus rapide en ce qu'il nécessite au maximum une variation de flux par élément binaire, c'est-à-dire que le courant dans la tête magnétique ne change de valeur qu'une seule 10 fois lorsqu'un élément binaire "1" est enregistré. Bien que très répandu, ce procédé a également ses inconvénients. Du fait qu'il n'existe pas toujours un signal de sortie pour chaque élément binaire lu par la tête magnétique, ce procédé n'est pas auto-synchronisé et il oblige à enregistrer une piste 15 d'horloge à côté des pistes de donnéeso il est également sujet à des erreurs de synchronisation qui dépendent de l'amplitude car, puisque les données ne sont contenues que dans des variations de flux, l'jamplitude du signal lu varie avec la configuration des données* Un autre inconvénient de l'enregistrement 20 sans retour à zéro est associé à l'existence de courants parasites de haute fréquence sur la valeur moyenne d'un signal qui ne contient que peu de variations de flux. la présence de ce , type de courants parasites augmente les probabilités d'erreurs et complique nécessairement la réalisation de l'amplificateur 25 de lecture. Un autre procédé d'enregistrement, connu sous le nom "enregistrement à modulation de phase"s consiste à enregistrer un courant alternatif constitué par une série d'alternances complètes, le "1" ne différant du "0" que par la phase. Bien 30 que les signaux modulés en phase nécessitent un maximum de deux variations de flux par élément binaire, ce procédé permet d'enregistrer à une vitesse très élevée et avec une densité qui s'approche de celle du procédé sans retouç à zéro. En outre, ce procédé peut être aut&syhchronisë, car il existe un 35 signal de sortie pour chaque élément'binaire enregistré, et les informations lues peuvent être interprêtées"correctement sans qu'il soit nécessaire de faire usage d'un signal d'horloge enregistré séparemment comme dans le cas du procédé sans retour à zéro. " : 40 la présente invention concerne un procédé ët un-circuit 5134708 fi 15438 * qui doublent la densité d'enregistrement d'un signal de données modulé en phase, et qui double par conséquent la capacité d'un support d'enregistrement magnétique. En résumé, le dispositif d^ènregistrement et de démodu-5 lation .selon l'invention comporte un circuit qui reçoit un signal binaire d'entrée-, qui le convertit en un signal à impulsions doubles modulé en"phase.et qui modifie ensuite ce signal en un signal en simple impulsion qui peut être enregistré sous une densité élevée, le signal d'entrée initial est restitué 10 dans un circuit de démodulation qui remet d'abord en forme et amplifie le signal lu par la tête magnétique, qui détecte les flancs du signal iais en forme et "qui compare ces flancs avec un signal auto-synchronisé» Ce signal auto-synchronisé est produit par détection des flancs arrières, de signaux alternatifs 15 de sortie délivrés par un groupe de circuits multivibrateurs r réglés de manière à basculer avec des périodes qui représentent à peu près un quart, trois quarts, un et quart, et un trois quarts intervalles d'éléments binaires. L'invention sera décrite plus en détail en regard des 20 dessins annexés à titre d'exemple nullement limitatif et sur lesquels : la figure 1 représente le diagramme synoptique du circuit d'enregistrement et de démodulation selon l'invention, et la figure 2 représente les formes d'ondes de signaux qui 25 apparaissent aux différents' points du circuit de la figure 1. Il faut noter que, sur le diagramme synoptique de. la fi-gure 1, des. lettres majuscules sont portées près des bornes de sortie de chaque ease„ Ces lettres désignent les signaux correspondants représentés sur la figure 2. Les figures 1 et 2 30 montrent également qu'un signal d'horloge mère A, de forme rectangulaire, et un signal d'entrée b de données binaires sont appliqués à une porte OU-exclusif 10 qui délivre un signal de sortie lorsqu'un signal est appliqué à l'une ou l'autre de ses bornes d'entrée, mais pas aux deux. Ainsi, que le montre la 35 courbe B de la figure 2, la donnée d'entrée appliquée à la porte 1 CL représente arbitrairement le nombre binaire "10101100100". Ainsi qu'il apparaîtra à propos de la description du.signal R délivré par le circuit de démodulation, les deux premiers éléments binaires d'entrée "1", "0", sont considérés comme un pré-40 ambule qui doit être suivi par les éléments binaires réels de 72 15438 l134708 données. Le signal de sortie de la porte OU-exclusif 10 est représenté par la courbe C de la figure 2 et il constitue la représentation modulée en phase de la donnée que contient le 5 signal B„ Cette courbe C montre qu'un élément binaire "1" est représenté par un signal comportant une partie de niveau haut suivie par une partie de niveau bas ; le signal d1élément binaire "0" comporte une partie de niveau bas suivi par une partie de niveau hauto La représentation modulée en phase d'élé-10 ments binaires alternés tels que "1010" ne présente qu'une transition par élément binaire qui, à l'enregistrement, correspond à une variation de flux magnétique par. élément binaire. Mais la courbe C montre également que la représentation modulée en phase d'éléments binaires non alternés, tels que 15 "11" ou "00" présente deux transitions et deux changements de flux par élément binaire. La densité d'enregistrement sur un support magnétique mobile, et par conséquent la capacité de' la mémoire magnétique, sont limitées par le nombre de variations de flux par unité de longueur. La densité d'enregistrement bi-20 naire et la capacité, d'une mémoire peuvent être doublées si les mêmes données sont enregistrées avec seulement la moitié au plus de variations de flux par unité, de longueur. Le signal C modulé en phase provenant de la porte OU-exclusif 10 est donc appliqué au circuit baseuleur 12 qui le divise de manière 25 à produire le courant d'enregistrement représenté par le signal D, Le circuit baseuleur 12 peut consister en un circuit baseuleur JK dont les bornes J, K sont connectées à l'entrée d'horloge, de manière qu'il ne bascule que lorsque le signal d'entrée C passe de "1" à "0". Ce signal D modulé en phase 30 modifié est ensuite appliqué à un amplificateur 14.de lecture-écriture, et le signal est enregistré par la tête magnétique 16. La démodulation du signal enregistré s*effectue d'abord par la lecture du support magnétique au moyen de la tête 16, 35 le signal étg.nt appliqué à l'amplificateur 14 de lecture-écriture. Cet amplificateur 14 comporte les circuits connus nécessaires pour convertir le signal de ^courant provenant de la tête 16 en un signal de sortie de forme d'onde rectangulaire, tel que celui représenté par la courbe 3) sur la figure 2. Ce 40 signal est ensuite appliqué à un détecteur de flancs 18 qui 72 15438 H 34708 détecte toutes les transitions du signal I) de l'amplificateur de lecture et qui délivre une série d'impulsions E très étroites correspondant à ces transitions du signal. Dans la suite de la description, ces impulsions très étroites seront appe-5 lées des pointes, afin de les distinguer des impulsions d'une largeur notable. Le détecteur de flancs 18 délivre donc des pointes E qui correspondent aux transitions des impulsions D. Afin de restituer la forme d'onde du signal de données d'entrée initial, il est d'abord nécessaire de produire un si-10 gnal d'horloge. Les pointes E provenant du détecteur de flancs 18 sont donc introduites dans un groupe de 4 circuits multivibrateurs 20, 22, 24 et 26 monostables à déclenchement, connectés en parallèle. Le circuit multivibrateur 20 a été réglé préalablement de manière à délivrer une impulsion rectangu-15 laire d'une durée d'environ un quart de moment d'élément"binaire, c'est-à-dire d'un quart du cycle complet du signal A d'horloge mère de la figure 2o Le circuit multivibrateur 22 a été réglé de manière à produire une impulsion d'une durée de trois quarts de moment d'élément binaire ; le multivibrateur 20 24 délivre une impulsion d'une durée d'un moment un quart d'élément binaire, et le multivibrateur 26 délivre une impulsion d'une durée d'un moment trois quarts d'élément binaire." Les signaux de, sortie provenant des circuits multivibrateurs 20, 22, 24 et 26 sont représentés sur la figure 2 par les courbes 25 E, G-, H et J respectivement0 Ces signaux sont appliqués aux détecteurs de flancs 28, 30, 32 et 34 qui ne détectent chacun que les flancs arrière des signaux appliqués à leur entrée. Les détecteurs de flancs 28, 30, 32 et 34 produisent donc respectivement les pointes K, I, M et S de la figure 2. Ces poin-30 tes K, L, M et N sont appliquées à la porte OU 36 qui délivre à sa sortie des pointes P séparées par un .intervalle qui correspond à une demi-période de l'horloge. Afin de produire un signal auto-synchronisé utilisable, ces pointes P sont appliquées à un circuit baseuleur 38 qui consiste de préférence en 35 un circuit baseuleur JK dont les bornes J, K sont connectées à la borne d'entrée d'horloge, de manière qu'il change d'état à l'arrivée de chaque pointe d'entrée P. Il est très important que ce circuit baseuleur 38 délivre un signal de sortie en phase correcte, sinon la restitu-40 tion du signal de données d'entrée initial à la borne de sortie 72 15438 2134708 du démodulateur serait erronée. Le circuit baseuleur 38 doit donc être forcé dans son état "0" à l'instant approprié, au début de l'enregistrement de chaque bloc de données. Lorsqu'un bloc de données doit être enregistré, il est d'abord pé-5 cessaire d'appliquer un signal Q de "remise à zéro", dont la durée peut être de deux ou trois moments d'élément binaire, à une borne d'entrée d'une porte ET 40 dont la seconde borne d'entrée est connectée à la sortie du détecteur de flancs 32. C'est la raison pour laquelle il est nécessaire d'introduire 10 un préambule tel que "1" suivi par "0" avant d'enregistrer des données dans le dispositif. Un préambule d'un "1" et un "0" assure la présence d'une pointe en position correcte dans le train de pointes M qui, lorsqu'elle apparaît simultanément avec un signal Q de remise à zéro à l'entrée de la porte ET 40, pro-15 duit un signal de sortie appliqué à la borne ."0" du circuit baseuleur 38. Ce signal à la borne "0" fait passer le circuit baseuleur à l'état "0" à un instant qui correspond-à l'apparition de la première pointe M à la sortie du détecteur de flancs 32. La première transition du signal de sortie R du circuit 20 baseuleur 38 est donc un signal de flanc arrière qui correspond à la pointe, provenant du détecteur de flancs 32, qui a été produite en réponse à un signal de préambule appliqué initialement à.la-borne d'entrée de données de la porte 10. Les impulsions de sortie R, auto-synchronisées et en pha-25 se correcte, produites par le circuit baseuleur 38 sont appliquées à la porte ET 42 ave.e les pointes E provenant du détecteur de flancs 18, de manière à produire des pointes de sortie S. La comparaison des pointes E et du signal R auto-synchronisé montre que les pointes E apparaissent toujours près du 30 centre, ou de la crête, du signal R auto-synchronisé, et non à proximité d'un point de transition. Cela est dû bien entendu au fait que le signal auto-synchronisé a été produit à partir des pointes K, L, M et N produites elles-mêmes aux quarts d'ordre impair des moments d'éléments binaires suivant les 35 pointes E0 Il faut également noter que certaines des pointes E ne deviennent pas des pointes de sortie S car elles ne peuvent passer par la porte ET 42 dans la position correcte d'autosynchronisation . Les pointes de sortie S produites par la_ porte ET 42 40 sont appliquées à la "borne d'entrée d'un circuit multivibra- 72 15438 2.134708 teur 44 monostable à déclenchement qui a été réglé préalablement pour basculer avec une période d'un moment dTélément binaire . A l'arrivée de chaque pointe d'entrée, le circuit multivibrateur 44 délivre donc une impulsion de sortie d'une' lon-5 gueur d'un moment d'élément-binaire ainsi que le représenté la courbe T. Il faut remarquer que le signal I de la figure 2 correspond précisemment au signal B de données entrantes, amputé des éléments binaires de préambule "1" et "0". Le circuit a donc reproduit fidèlement la donnée d'entrée initiale après 10 avoir divisé le signal appliqué au circuit baseuleur 12 de manière que la donnée enregistrée ne contienne, pas plus d'-une variation de flux par élément binaire. Il est donc évident"que les données peuvent être enregistrées, sous la forme du signal B avec une densité, double de celle des données, d'origine du 15 signal B. Cette densité augmentée permet ainsi de doubler la capacité de la mémoire magnétique. • . • • - ■ Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées au dispositif et au procédé décrits et représentés sans sortir du cadre de l'invention. 72 15438 ï134708 ■ B37EN-DICATI0MS . _ " •; -• 1.- Procédé d'enregistrement magnétique de données numériques, caractérisé en ce qu'il consiste essentiellement à appliquer à une porte des signaux d'horloge mère avec des.si-, 5 gnaux de données numériques d'entrée de manière à convertir lesdits signaux de données d'entrée en signaux de données modulés en phase, à diviser lesdits signaux de données modulés en phase afin de produire des signaux modulés qui changent d'état aux variations alternées d'état desdits signaux de don-10 nées modulés en phase, et à enregistrer magnétiquement lesdits signaux modifiés. 2.- Procédé d'enregistrement numérique selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il consiste également à lire et à mettre en forme les signaux enregistrés de manière à produi- .15 re des impulsions de forme rectangulaire qui correspondent aux-dits signaux modifiés, à produire des signaux de pointes par un détecteur de flancs, en des points qui correspondent aux flancs desdites impulsions rectangulaires, à produire à partir desdits signaux de pointes provenant du détecteur de flancs, 20 des signaux auto-synchronisés qui correspondent auxdits signaux d'horloge mère, à appliquer à une porte lesdits signaux de pointes du détecteur de flancs avec lesdits .signaux auto- ■ synchronisés de manière à produire des signaux de pointés de sortie lorsque la polarité desdits signaux de pointes de sor-25 tie correspond à celle desdits signaux auto-synchronisés, et à convertir chacun desdits signaux de pointes de sortie en impulsions de sortie d'une durée d'un moment d'élément "binaire et qui représentent des données "binaires identiques à celles . des parties correspondantes du signal de données numériques 30 d'entrée. 3.- Procédé d'enregistrement numérique selon la revendication 2, caractérisé en ce que la production de signaux auto-synchronisés consiste à produire des impulsions de synchronisation dont les durées correspondent à un quart, trois quarts, 35 un et un quart, et un et trois quarts d'une période dudit signal d'horloge-mère, le flanc avant de chacune desdites impulsions de synchronisation correspondant dans le temps à chacune desdites pointes de détecteur de flancs, à produire plusieurs pointes de synchronisation correspondant chacune dans le. temps 4-0 au flanc arrière de l'une au moins desdites impulsions de 72 15438 2134708 synchronisation et à produire des signaux auto-synchronisés de. forme rectangulaire dont les points de transition correspondent auxdites pointes de synchronisation» 4-— Dispositif d'enregistrement de données numériques, 5 caractérisé en ce qu'il comporte un circuit de porte auquel sont appliqués un. signal d'horloge mère et un signal de données binaires d'entrée et qui délivre un premier signal alternatif, dont un cycle d*une phase représente un élément binaire "1" et un cycle de phase opposée représente un élément bi-10 naire "0", un circuit diviseur connecté audit circuit de porte et qui, en fonction dudit premier signal alternatif, délivre un second signal alternatif dont la fréquence est la moitié de celle dudit premier signal alternatif, un dispositif d'enregistrement, de lecture et de mise en forme dudit second signal 15 alternatif, un détecteur de flancs connecté à la sortie dudit dispositif d'enregistrement et qui, en fonction dudit' second signal alternatif, produit des signaux de pointes de données en des points qui correspondent dans le temps aux flancs dudit second signal alternatif mis en forme, un circuit d'horlo-20 ge connecté audit détecteur de flancs et qui, en fonction des signaux de pointes de données, délivre un signal auto-synchronisé dont la fréquence correspond à celle dudit signal d,hor-loge mère, un circuit de porte connecté audit circuit d'horloge et audit détecteur de flancs, et destiné à produire des si-25 gnaux de pointes de sortie lorsque la polarité dudit signal auto-synchronisé correspond à celle desdits signaux; de pointes de données,et un générateur d*impulsions connecté audit circuit de porte et destiné à délivrer des impulsions de sortie d'une durée d'un moment 'd'élément binaire à la réception de 30 chaque signal de pointes de sortie. 5.- Dispositif d'enregistrement selon la revendication 4, caractérisé en ce que ledit circuit d'horloge comporte un groupe constitué par un premier, un second, un troisième et un quatrième circuit multivibrateur connectés audit détecteur 35 de flancs et réglés préalablement de manière à délivrer des• impulsions de sortie dont les durées sont respectivement un quart, trois quarts, un et un quart et un et trois quarts d'une période dudit signal d'horloge mère, à la réception de chaque signal de pointes de données, un premier, un second, 40 un troisième et un quatrième détecteur de flancs connectés 10 72 15438 Ï134708 respectivement à chacun desdits premier, second, troisième et quatrième circuit multivibrateur et destinés à délivrer des pointes de synchronisation en des points qui correspondent dans le temps au flanc arrière de chaque impulsion de sortie 5 desdits circuits multivibrateurs, une porte OU connectée à la sortie de chacun desdits détecteurs de flancs et un circuit baseuleur connecté à la sortie de ladite porte OU et agencé de manière à changer d'état à l'arrivée de chaque pointe de synchronisation provenant de ladite porte OU, de manière à 10 produire un signal d'horloge de forme rectangulaire qui correspond au signal d'horloge mère. 6.- Dispositif d'enregistrement selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'il comporte également un circuit connecté à la borne de remise à zéro du circuit baseuleur et qui, 15 à la réception d'un signal extérieur de remise à zéro et du premier signal de pointes de synchronisation provenant du troisième détecteur de flancs, fait passer ledit circuit baseuleur dans une position prédéterminée de manière à délivrer des signaux auto-synchronisés.