Перфокарты. Стандартная перфокар­та обычно выполняется из плотного картона толщиной 0,18 мм. Срезанный угол перфокарты определяет начало запи­си информации. Запись осуществляется в соответствии с определенным кодом путем нанесения (перфорирования) ко­довых отверстий прямоугольной формы (3X1,5 мм) или круглой формы (диа­метр 3 мм).

Перфокарты имеют невысокую стои­мость, их легко исправить, но они гро­моздки в использовании при кодировании большого объема непрерывной информа­ции. Перфокарты широко применяют в бухгалтерском учете, для кодирования информации в системах библиотечного поиска и др.

Перфоленты. В системах программ­ного управления станками наиболее ши­роко применяют перфоленты. Их изготов­ляют из бумаги толщиной 0,1 мм и шири­ной 17,5; 22,5 и 25,4 мм. Информация на перфолентах записывается пробивкой кодовых отверстий диаметром 1,83 мм с расстоянием между строками (2,54 ± ±0,05) мм. С соответствующим шагом на перфолентах наносят транспортную (ведущую) дорожку, диаметр отверстий которой равен 1,17 мм.

Стандартную перфоленту шириной 17,5 мм используют для записи информа­ции на пяти дорожках, ленту шириной 22,5 мм применяют для записи информа­ции на шести или семи дорожках, а лента шириной 25,4 мм позволяет перфориро­вать восемь дорожек. Ленты шириной 25,4 мм наиболее распространены в настоящее время (рис. 1.8).

Малая стоимость, удобство хранения, простота исправления, сравнительно вы­сокая скорость записи и считывания пока обеспечивают достаточно широкое при­менение бумажных перфолент в системах с ЧПУ и устройствах вычислительной техники.

Информацию на перфолентах запи­сывают с помощью перфораторов различ­ных типов [67]. В подобном устройстве при нажатии клавиш пульта набора ин­формации срабатывают (под действием электромагнитов) пуансоны в соответ­ствии с кодовым значением символа клавиши. Заходя в отверстия матрицы, эти пуансоны пробивают отверстия в лен­те. Например, при перфорировании пяти-

Дорожечной ленты / (рис. 1.9) при нажа­тии клавиши пульта с символом 9 в от­верстия матрицы IV заходят Пуансоны // дорожек 1 и 4, пробивая два отверстия на строке. Одновременно с пробивкой кодовых отверстий специальный пуан­сон /// пробивает отверстие транспорт­ной дорожки Т, которая используется для перемещения (подачи) перфоленты в уст­ройствах для считывания записанной на ленте информации.

Магнитные носители. Магнитная лен­та, магнитная проволока, магнитные барабаны и диски экономичны, компакт­ны, имеют большую емкость и надеж­ность, их можно многократно использо­вать для записи и перезаписи информа­ции.

Магнитная лента — лента двух­слойной композиции с эластичной под­ложкой 3 (рис. 1.10, а) из полимерного материала (ацетилцеллюлозы и др.). На подложку нанесен рабочий ферро­магнитный слой 2 — порошок из окислов железа, который закреплен на поверх­ности ленты с помощью специального связующего вещества. Размер зерен по­рошка 0,3—0,9 мкм, толщина подложки 60—120 мкм, ферромагнитного слоя — 5—20 мкм. Для станков с ЧПУ наиболь­шее применение получила лента шири­ной 35 мм. Она обладает высокой меха­нической прочностью и, кроме того, при случайной размотке рулона не образует узлов, повреждающих ленту, как это име­ет место при использовании узкой ленты. Лента выдерживает высокие скорости протягивания и перемотки (до 200 мм/с), позволяет осуществлять многоканальную запись с числом дорожек до 15.

Информацию на магнитную ленту на каждой из дорожек записывают с по­мощью магнитных головок (рис. 1.10, а). Магнитная головка — электромагнит специальной конструкции, который со­стоит из двух полуколец 4, изготовлен­ных из листового пермоллоя. Сердечник магнитной головки имеет два зазора: верхний, заполняемый латунной проклад­кой для уменьшения остаточного на­магничивания самого сердечника и устранения паразитных токов, и ниж­ний — воздушный (20—50 мкм), взаимо­действующий с рабочим слоем магнит­ной ленты или другого носителя при протягивании с постоянной скоростью V Около головки. Сердечник имеет одну или две обмотки с общей заземленной точ­кой. При прохождении импульса тока по обмотке головки в сердечнике возникает магнитное поле, которое замыкается в зоне воздушного зазора через ферро­магнитный слой 2 ленты (рис. 1.10, а). Участок поверхности /, оказавшийся под сердечником, намагничивается в строго

Определенном направлении. Этот участок имеет размеры порядка 10 мкм и носит название диполя, магнитного штриха, магнитного импульса. Диполь имеет собственное магнитное поле, и его можно рассматривать как элементарный по­стоянный магнит. Поле диполя сохраня­ется неограниченно долго, если его не подвергать действию внешних магнитных полей.

Расположение полюсов магнитного поля диполя зависит от того, на какую из двух обмоток подан импульс (если у головки две обмотки). Это позволяет кодировать подаваемые импульсы симво­лами 1 и 0 и записывать информацию на магнитную ленту или другой магнит­ный носитель в кодированном виде. На­пример, если принять за 1 положение диполя с полюсом N слева (рис. 1.10, а) , А за 0 — противоположное его положе­ние, то, располагая диполи на разных дорожках, соответственно можно запи­сать любую кодовую комбинацию.

Обычно кодированную форму пред­ставления информации на магнитных но­сителях применяют при их использова­нии в устройствах долговременной памя­ти ЭВМ. В станках с ЧПУ используют декодированную форму записи информа­ции, выраженную с помощью унитарной системы счисления количеством записы­ваемых импульсов (магнитных штрихов).

Считывается информация с носителя такой же головкой, что и запись. Когда перемещающийся вместе с носителем (лентой) диполь оказывается под непод­вижной магнитной головкой в зоне воз­душного зазора, то его силовые линии замыкаются через сердечник, изменяя в нем магнитный поток (рис. 1.10,6). Изменяющийся по величине магнитный поток, пересекая витки обмотки, ин­дуцирует в ней ЭДС, воспринимаемую как полезный сигнал. Последовательное прохождение магнитных импульсов перед головкой, таким образом, обеспечивает соответствующее количество индуци­рованных импульсов тока. Естественно, что каждой дорожке магнитного носи­теля должна соответствовать отдельная магнитная головка.

Конструктивно отдельные магнитные головки объединены в считывающие блоки. Каждая головка экранируется для устранения влияния соседних головок и внешних магнитных полей. В отдель­ных конструкциях зазор между голов­ками может составлять 1 мм.

Магнитные проволоки, барабаны, диски более долговечны по сравнению с лентой и позволяют за счет большей прочности повысить скорость записи и считывания. Это особенно относится к барабанам и дискам.

Магнитные барабаны (рис. 1.11, а) конструктивно выполняются как полые цилиндры из немагнитного мате­риала: алюминиевого сплава Д16, лату­ни J162 и ЛС59-1 и др. Шероховатость поверхности барабана, на которую нано­сят металлическое или ферритовое по­крытие, должна быть исключительно малой (^?а<;0,05). Информация запи­сывается и считывается магнитными го­ловками (МГ), которым задают опреде­ленное положение вдоль образующей ци­линдра. Барабан вращается, например от встроенного электродвигателя. Таким образом, информация записывается или считывается (при данном положении маг­нитной головки) с кольцевой магнитной дорожки. Если для записи и считывания применяют блок головок, например из 8, 16, 32 или 80 штук, то этим обеспечи­вается одновременное считывание (за­пись) соответствующего числа магнит­ных дорожек, каждая из которых может определять один разряд системы кодиро­вания информации. После считывания (записи) информации с одного кольце­вого участка происходит смещение блока магнитных головок на другой участок.

Имеются конструкции магнитных ба­рабанов с системой фиксированных маг­нитных головок, когда каждой кольцевой дорожке соответствует своя магнитная головка.

Типы, основные параметры и техни­ческие требования к магнитным бараба­нам регламентирует ГОСТ 14128—73. Установлены ряд диаметров барабанов (от 60 до 630 мм), ряд длин (от 300 до 700 мм) и ряд частот вращения (от 750 до 1200 об/мин), а также требования по числу сбоев (не более одного на 1012 бит).

Емкость магнитных барабанов может составлять (в зависимости от размера) 1—25 Мбайт и более. На 1 мм длины образующей барабана может размещать­ся не менее четырех дорожек при плот­ности записи вдоль дорожки 30—40 бит и более. Магнитные барабаны обеспечи­вают большие скорости записи и считыва­ния информации (не менее 1,25 Мбайт/с), в ряде случаев соизмеримые со ско­ростью работы блоков (например, опера­тивного запоминающего устройства) ЭВМ.

Магнитные диски (МД) как носители (накопители) информации по­лучили в настоящее время широкое рас­пространение, особенно как элементы внешних запоминающих устройств ЭВМ. Главные преимущества накопителей на магнитных дисках (НМД): относительно небольшое время обращения при боль­шом объеме хранимой информации; про­стота смены и хранения носителей; от­носительно невысокая стоимость носи­теля.

НМД подразделяют по ряду призна­ков: по числу дисков в накопителе — Однодисковые и многодисковые (с паке­том МД); по материалу основы диска — На жестких и гибких дисках; по возмож­ности смены носителя — со стационар­ными и сменными пакетами дисков (НСМД); по организации доступа к ин­формации — накопители с фиксирован­ными и позиционируемыми магнитными головками. В СССР широкое распростра­нение получили НСМД, особенно одно - дисковые кассетные накопители ем­костью около 1 Мбайт и многодисковые с пакетом из 6, 11 или 12 дисков и ем­костью соответственно 7, 25, 29, 100, 200 Мбайт.

Основные технические характеристи­ки современных НМД: время поиска (время доступа) информации (среднее) 10—90 мс; количество дорожек на одной стороне диска 77—410; частота враще­ния дисков 360—3600 об/мин; достовер­ность (для жестких МД) до 1012.

Наибольшее распространение полу­чили НМД с позиционируемыми маг­нитными головками (одна или несколько на рабочую поверхность). При несколь­ких МД, соединенных в пакет (рис. 1.11,6), все головки блока МГ совмещены с ли­нией, проходящей через центры одно­именных дорожек на дисках, перемеща­ются одновременно вдоль радиуса дис­ков и останавливаются в фиксирован­ных положениях, число которых равно числу дорожек на диске. Воображаемая поверхность, объединяющая центры всех одноименных дорожек пакета МД, назы­вается цилиндром. Количество и наиме­нование (номер) цилиндров совпадают с количеством и наименованием дорожек. Выбор дорожки сводится к выбору ци­линдра и выбору (включению в работу) одной из головок. В пакете НМД в ка­честве рабочих используются только внутренние поверхности МД. Сверху па­кет имеет защитный диск, а снизу — секторный диск. Это обеспечивает высо­кую жесткость крайних дисков, испыты­вающих одностороннее воздействие маг­нитных головок. Головки обычно разме­щены на плоских пружинах и своими плоскими башмаками прижимаются к по­верхности дисков. Благодаря большой линейной скорости дисков при их вра­щении между ними и головками образу­ется воздушный клин, поэтому головки «плавают» над поверхностью дисков с за­зором около 5 мкм, что обеспечивает их долговечность.

Внешний диаметр большинства жест­ких МД, основой которых является коль­цо из немагнитного листового материала, например алюминиевого сплава Д16МП, не превышает 400 мм. Толщина диска может быть 1,27—1,9 мм, поверхность покрывается ферролаковыми или метал­лическими покрытиями толщиной от 0,9— 1,2 до 4—6 мкм. Плотность записи у дисков в зависимости от типа составляет 40—160 бит/мм. Существуют диски, имеющие продольную плотность инфор­мации 300—500 бит/мм и поперечную до 40 дорожек/мм.

Существуют различные способы запи­си (считывания) информации на МД. При последовательном способе запись информации начинается с верхней до­рожки внешнего цилиндра. Последова­тельно, сверху вниз подключая магнит­ные головки к источнику информации, записывают все дорожки одного ци­линдра, затем блок магнитных головок перемещают на следующий цилиндр, дорожки которого опять записывают по очереди, например опять сверху вниз. Так последовательно записывают все цилиндры блока МД.

Накопители на гибких сменных дис­ках отличаются относительно простой конструкцией. Диски, изготовляемые из полимерных материалов, сравнительно недороги, удобны, компактны. На ступи­цу 7 приводного механизма вращения 6 (рис. 1.11, в) диск 3 устанавливают вместе с кассетой 5 и крепят прижимом 4.

В кассете 5 имеется радиальная прорезь определенной ширины на всю длину ра­бочей зоны диска. В прорези располага­ется магнитная головка 2, которая под­жимается к диску прижимом 1, разме­щаемым над диском напротив головки. Магнитная головка вместе с прижимом перемещается вдоль прорези с помощью механизма позиционирования (привод 10, винт 9, гайка 5), устанавливающего магнитную головку на заданной дорожке. Замена диска (с кассетой) проста и не занимает много времени.

Общие недостатки всех магнитных программоносителей: невозможность ви­зуального контроля записанной инфор­мации и ее корректировки; более высокая стоимость по сравнению с перфокартами и перфолентами.