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Das sind jetzt Einblicke und Detail-Fotos

von DLT Geräten samt unserem Kommentar aus Sicht der Ingenieure, damit auch der Laie einen kleinen Eindruck bekommt, wovon wir überhaupt reden und wie es in so einem DLT-Laufwerk aussieht:

Wie schreibt ein DLT Magnet-Kopf auf ein Band ?

Eigentlich ist es wie bei den Tonbandgeräten aus alter Zeit. Mit einer Löschfrequenz im Löschkopf wird die (eventuell vorhandene) magnetische Information gelöscht, mit dem Schreibkopf neue drauf geschrieben und mit dem Lesekopf wieder gelesen.

 

Doch ganz so einfach ist es nicht. Die Spurdichte ist der Knackpunkt. "Man" gibt sich ja mit ein paar Megabyte auf einem Band nicht mehr zufrieden, man will mehr, viel mehr, eigentlich gigantisch viel mehr. Das heißt, das Laufwerk muß erheblich dichter und genauer schreiben als jemals zuvor auf unseren Tonbandgeräten. Und "rate mal was drauf ist", das geht auch nicht. Wir schreiben Daten auf die Bänder und wir müssen die auch wieder zurück bekommen, absolut immer, keine Ausnahme.

 

Bei 208 Spuren (DLT 7000/8000) auf 12,65mm Breite müssen schon technische Tricks angewandt werden, damit es immer funktioniert. Das Band "wandert" in der Horizontalen auf den Umlenkrollen marginal rauf und runter. Es ist so wenig, daß der unbedarfte Betrachter es gar nicht oder nur mit einer Lupe wahrnimmt.

 

Man kann bei seitlicher guter und gezielter Beleuchtung und einer 3x Lupe sehen, daß das Band beim Schreiben und Lesen mal oben, mal unten an den Führungsrändern dichter anliegt bzw. anfängt, sich zu wölben. Diese Ungenauigkeit (oder Schwankungsbreite) bei der Präzision hat den Ingenieuren sicher manchen Schlaf geraubt, je dichter sie schreiben sollten.

 

Betrachten Sie das Bild rechts mit den roten Pfeilen.

 

So hat man sich folgendes einfallen lassen. Der Schreibkopf ist mindestens so breit wie die theoretische Spurbreite (12,65 mm / 208), eher etwas breiter. Der Schreib-Kopf schreibt also je nach Toleranz der Umlenkrollen und der Breite des Bandes mal mit einem kleinen Zwischenraum oder sogar über den Rand der nächstliegenden Spur drüber. Die Präzisien des Spindelmotors, der den Kopf rauf und runter bewegt, ist sicher völlig ausreichend. Ist der DLT-Kopf einmal positioniert, steht er für diesen einen Durchgang still. Nur das Band "wandert" evtentuell rauf und runter.

 

Damit der DLT-Kopf diese Daten auch ganz bestimmt wieder lesen kann, hat man den Magnetspalt des Lese-Kopfes auf fast ein Drittel der Spurbreite reduziert und auf der Kopfoberfläche mechanisch genau in die (theoretische) Mitte des Magnetspaltes des Schreib-Kopfes positioniert.

 

Also egal, wieviel das Band von dem Optimum der Spurmitte weg wandert, der Lesekopf ist immer noch im gesunden Bereich. Natürlich nur, wenn da keine extremen "Wanderbewegungen" vorkommen wie bei lauten rasselnden abgewetzten Kugellagern.

Woher weiß der Kopf, wo der Anfang ist ?

Jetzt kommen wir zum Kalibrieren. Auch da gibt es eine einfache logische Methode, die das mehrfache Hin- und Herfahren des DLT-Kopfes am Anfang schlüssig erklärt.

 

Der DLT-Kopf wird mit brutalen Methoden (drehen der Spindel, bis es rattert und kracht) so tief nach unten bewegt (das ist dieses Rattern am Anfang), daß er garantiert mit dem untersten seiner vier Schreib-Köpfe unterhalb der Bandkante angelangt ist. Dann wird der DLT-Kopf Schritt für Schritt hochgefahren und es wird etwas geschrieben und dann wiederum versucht, das wieder zu lesen. Irgendwann kann der Lese-Kopf etwas lesen.

 

Wie weit der Kopf dann noch sicherheitshalber weiter nach oben fährt, wissen wir nicht. Diese Referenzspur schreibt er auf dem Bandanfang zwischen die ersten beiden Löcher auf einem ca. 2m langen Bandbereich vor dem eigentlichen Nutzbereich und die somit ermittelte Kopf Position (also Spur 0) merkt sich das Laufwerk "für dieses Band".

 

Dabei fährt der DLT-Kopf seinen Lese-Kopf auf dieser Spur mehrfach rauf und runter und prüft, wann er sowohl unten über den beschriebenen Bereich hinaus gefahren ist als auch, wie weit er oben drüber hinaus gefahren ist. Dann muß er nur noch genau in die Mitte fahren und "er" weiß exakt und genau, dies ist die Spur 0, die unterste Spur auf diesem Band. Von nun an wird nur noch relativ zu dieser Spur positioniert, hin wie zurück, sooft sie lesen oder schreiben. Erst wenn Sie das Band auswerfen oder der Roboter dies (für Sie) tut, dann verwirft das Laufwerk diese Informationen und löscht diese Einträge aus dem Speicher.

 

Beim nächsten Band ist nichts mehr davon da und das Laufwerk ist somit gezwungen, dieses Band neu zu kalibrieren. Das ist das ganze Geheimnis beim DLT Laufwerk.

Und wenn noch mehr drauf gehen soll oder muß ?

Dann reicht diese Technik mit dem Ringkernmagnet und dem starren DLT-Kopf nicht mehr, dann muß etwas Neues her. Und da hat man sich noch mehr einfallen lassen.

 

Es gibt ja seit einigen Jahren die MR Technik. "Magneto Resitiv" heißt das und da braucht man zum Lesen keinen Magnetspalt mehr, es geht noch viel kleiner und noch viel empfindlicher als vorher. Eine Schichtung von Halbleitern und Metallen wird durch einen klitze kleinen Strom durchflossen und wenn ein Magnetfeld (das wäre z.B. ein beschriebenes Magnet-Band) draußen vorbei rauscht, ändert diese MR Schichtung ihren elektrischen Widerstand und das ergibt eine Stromänderung. Und die können wir erkennen, messen und auswerten.

 

Dieses MR Element ist jedoch schon so klein (GMR), daß es sogar im Schreib-Kopf untergebracht werden kann. Und es ist sehr sehr empfindlich. Also dünnere Magnet-Beschichtungen auf den Bändern mit schwächeren Schreibströmen ergeben dann immer noch lesbare Informationen. Bei den modernen Festplatten (ab 2003) ist durch diese GMR (Giant Magneto Resistive) Technik die Kapazität gigantisch gewachsen.

 

Damit wird der Kopf erheblich leichter, selbst wenn 4, 8 oder 16 Spuren gleichzeitig geschrieben werden (sollen). Den leichten DLT-Kopf kann man jetzt auch sehr geschickt der "wandernden" Magnetspur "folgen" lassen. Mit schnellen Spindel- oder Linear- Motoren wird der Kopf während der Bandbewegung in kleinsten Inkrementen gehoben oder gesenkt. Das Prinzip ist den Laserköpfen auf den Schlitten der CD- und DVD Laufwerke abgeschaut.

 

Dort "kann" ja die Scheibe auch eiern, nur die eiert mit 10.000 Umrehungen. Das ist verdammt viel an Bewegung, die dort zusammen kommt. Bei den Bandlaufwerken hat man das Problem, daß schon bei der Erkennung einer Abweichung das Band ja bereits "abgewichen" ist von der optimalen theoretischen Spurmitte.

 

Im Prinzip hat der Regelkreis ja schon versagt, denn er sollte ja gerade das verhindern. Also muß erstens extrem schnell geregelt und gesteuert werden und bitte schön vorausschauend oder man muß einen zweiten Kopf auf gleicher Höhe etwas weiter vorne haben, der schon mal die Lage erkundet und damit ca. "5mm Zeit" hat, den gesamten Kopf nachzuführen.

Also so machen die das bei S-DLT und LTO.

Bei S-DLT und LTO hat man inzwischen bis zu 640 Spuren auf diesen 12,65mm Breite des Bandes. S-DLT 600 zum Beispiel schreibt dazu mit 16 Köpfchen gleichzeitig. Und jetzt wird mit wirklich allen Tricks gekämpft, auch weil beide Konzepte sich einen gnadenlosen (völlig unsinnigen) Wettbewerb liefern.

 

Inzwischen hatte Quantum Ende 2004 einen der drei großen LTO Player (die Seagate Tape Division) gekauft und hat somit beide Technologien im eigenen Haus. S-DLT hat die "Laser Optische Servospur" und LTO hat "mehrere magnetische Servospuren". Beide haben Vor- und Nachteile. Beide Entwickler Teams wollen bald 1 Terabyte netto und mehr auf´s Band schreiben.

 

Im November 2005 hören wir bisher nur Roadmaps und Visionen. Es stockt an der physikalischen Grenze der Magnetdichte (Coerzitivität). Und bei den LTOs und S-DLTs wird auch schon ein Teil der Informationen über die (sehr umfangreiche) Fehlerkorrektur erraten.

 

Bei S-DLT ist ca. 1/3 der möglichen Bandkapazität den Fehler- und Korrektur-Informationen vorbehalten.

 

Was will uns das sagen bzw. was hören wir aus diesen Aussagen zwischen den Zeilen raus ? Auf der Quantum Web-Seite gibt es ein Weißbuch über das S-DLT 600 und die verzwickte und komplizierte CRC Technik mit den 16 Spuren, die in etwa an ein RAID5 Plattensystem mit 16 Platten erinnert.

 

Auch entwickeln verschiedene LTO Firmen an verschiedenen Laufwerken. Wir sind gespannt, wie das weiter geht.

 

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