DECtape: История и развитие магнитной ленты для компьютеров Digital Equipment Corporation.

Введение

DECtape, первоначально называемая Microtape, — это магнитная лента для хранения данных, использовавшаяся во многих компьютерах Digital Equipment Corporation, включая PDP 6, PDP 8, LINC 8, PDP 9, PDP 10, PDP 11, PDP 12 и PDP 15. На 32-битных системах DEC была реализована поддержка VAX/VMS, но она не вошла в официальную продуктовую линейку. Ленты DECtape имеют большую ширину и форматируются в блоки данных, каждый из которых можно читать или записывать независимо. Каждая лента хранит 184К 12-битных слов PDP 8 или 144К 18-битных слов. Размер блока составляет 128 12-битных слов (для 12-битных машин) или 256 18-битных слов для других машин (16-, 18-, 32- или 36-битных систем). С точки зрения программирования, благодаря блочной структуре и возможности произвольного доступа, DECtape ведет себя как очень медленный дисковый накопитель.

Происхождение

DECtape берет свое начало в ленточной системе LINCtape. Конструкция LINC, включая LINCtape, была передана в общественное достояние, поскольку ее разработка финансировалась правительством. Диски LINCtape производились несколькими компаниями, в том числе Digital. В свою очередь, истоки LINCtape можно найти в системе магнитной ленты для исторического компьютера Lincoln Laboratory TX-2, разработанного Ричардом Л. Бестом и Т. С. Стоккбрендом. Система ленты TX-2 является прямым предшественником LINCtape, включая использование двух избыточных наборов из пяти дорожек и прямого привода ленты, но она использует физически несовместимый формат ленты (лента шириной ½ дюйма на 10-дюймовых катушках, в то время как лента LINC и DECtape использовали ленту шириной ¾ дюйма на 4-дюймовых катушках). Digital первоначально представила Type 550 Microtape Control и Type 555 Dual Microtape Transport в качестве периферийных устройств для компьютеров PDP-1 и PDP-4, обе 18-битные машины. DEC объявила о доступности этих периферийных устройств в марте и мае 1963 года, и к ноябрю уже велось планирование предложения продукта для 12-битного PDP-5 и 36-битного PDP-6, хотя это и предполагало изменение формата записи. В первоначальных спецификациях контроллера Type 550 обсуждается значительный прогресс по сравнению с LINCtape – возможность чтения и записи в обоих направлениях. К концу 1964 года транспорт Type 555 продавался как транспорт DECtape. Ленточный привод, используемый в LINC, по существу идентичен приводу Type 555, с теми же сигналами интерфейса и тем же физическим носителем ленты. Однако контроллеры LINC и DEC несовместимы, а положение подающей и принимающей катушек было изменено между форматами ленты LINC и DEC. В то время как LINCtape поддерживает высокоскоростной двунаправленный поиск блоков, он поддерживает только фактические операции чтения и записи данных в прямом направлении. DECtape использует значительно отличающийся формат служебной дорожки для обеспечения возможности операций чтения и записи в обоих направлениях, хотя не все контроллеры DECtape поддерживают обратное чтение. В конце 1964 года DEC подала заявку на патент на расширенные функции, включенные в DECtape. Изобретателем, указанным в этом патенте, является Томас Стоккбренд, который также является автором статьи о системе ленты TX-2, от которой была получена лента LINC. Это означало, что "выпадение" на одном канале могло быть допустимо; даже отверстие, пробитое в ленте дыроколом, не привело бы к сбою чтения. Другой причиной необычно высокой надежности DECtape является использование ламинированной ленты: магнитный оксид заключен между двумя слоями майлара, а не находится на поверхности, как это было обычно в других типах магнитных лент. Это позволяет ленте выдерживать тысячи проходов над ленточной головкой без износа оксидного слоя, что в противном случае произошло бы при интенсивном использовании файла подкачки в системах разделения времени. Фундаментальная долговечность и надежность DECtape были подчеркнуты, когда конструкция узлов крепления катушек ленты была изменена в начале 1970-х годов. Оригинальный обработанный металлический узел с удерживающей пружиной был заменен более дешевым цельным пластиковым узлом с 6 гибкими лучами в форме "морской звезды" или "цветка". Когда дефектная партия этих новых узлов была отправлена с новыми дисководами DECtape, эти узлы со временем ослабевали. В результате катушки DECtape отваливались от дисководов, обычно при вращении на полной скорости, например, при последовательном поиске. Катушка ленты падала на пол и катилась по прямой или окружности, часто разматываясь и запутывая ленту. Несмотря на это ужасающее зрелище, отчаянные пользователи осторожно распутывали ленту и трудоемко наматывали ее обратно на катушку, а затем снова устанавливали на узел, используя бумажную прокладку для более плотной фиксации катушки. Данные на поврежденной DECtape часто можно было полностью восстановить и скопировать на другую ленту, при условии, что оригинальная лента была только несколько раз помята, а не растянута или порвана. DEC быстро выпустила заказ на изменение конструкции (ECO) для замены дефектных узлов и устранения проблемы. В конечном итоге, часто используемая или неправильно эксплуатируемая DECtape начинала становиться ненадежной. Операционная система обычно программируется на повторные попытки неудачной операции чтения, которая часто удается после нескольких попыток. Опытные пользователи DECtape научились замечать характерное "полировочное" движение неисправной DECtape при многократном прохождении мимо ленточной головки и выводили ленту из дальнейшего использования.

DECtape has its origin in the LINCtape tape system, The design of the LINC, including LINCtape, was placed in the public domain because its development had been funded by the government. LINCtape drives were manufactured by several companies, including Digital. In turn, LINCtape's origin can be found in the magnetic tape system for the historic Lincoln Laboratory TX 2 computer, designed by Richard L. Best and T. C. Stockebrand. The TX 2 Tape System is the direct ancestor of LINCtape, including the use of two redundant sets of five tracks and a direct drive tape transport, but it uses a physically incompatible tape format (½ inch tape on 10 inch reels, where LINC tape and DECtape used ¾ inch tape on 4 inch reels). Digital initially introduced the Type 550 Microtape Control and Type 555 Dual Microtape Transport as peripherals for the PDP 1 and PDP 4 computers, both 18 bit machines. DEC advertised the availability of these peripherals in March and May, 1963, and by November, planning was already underway to offer the product for the 12 bit PDP 5 and 36 bit PDP 6, even though this involved a change in recording format. The initial specifications for the Type 550 controller discuss a significant advance beyond the LINCtape, the ability to read and write in either direction. By late 1964, the Type 555 transport was being marketed as a DECtape transport. The tape transport used on the LINC is essentially the same as the Type 555 transport, with the same interface signals and the same physical tape medium. The LINC and DEC controllers, however, are incompatible, and the positions of the supply and take up reels were reversed between the LINC and DEC tape formats. While LINCtape supports high speed bidirectional block search, it only supports actual data read and write operations in the forward direction. DECtape uses a significantly different mark track format to provide for the possibility of read and write operations in either direction, although not all DECtape controllers support reverse read. DEC applied for a patent on the enhanced features incorporated into DECtape in late 1964. The inventor listed on this patent, Thomas Stockebrand, is also an author of the paper on the TX 2 tape system from which the LINC tape was derived. This meant a "drop out" on one channel could be tolerated; even a hole punched through the tape with a hole punch will not cause the read to fail. Another reason for DECtape's unusually high reliability is the use of laminated tape: the magnetic oxide is sandwiched between two layers of mylar, rather than being on the surface as was common in other magnetic tape types. This allows the tape to survive many thousands of passes over the tape heads without wearing away the oxide layer, which would otherwise have occurred in heavy swap file use on timesharing systems. The fundamental durability and reliability of DECtape was underscored when the design of the tape reel mounting hubs was changed in the early 1970s. The original machined metal hub with a retaining spring was replaced by a lower cost single piece plastic hub with 6 flexible arms in a "starfish" or "flower" shape. When a defective batch of these new design hubs was shipped on new DECtape drives, these hubs would loosen over time. As a result, DECtape reels would fall off the drives, usually when being spun at full speed, as in an end to end seek. The reel of tape would fall onto the floor and roll in a straight line or circle, often unspooling and tangling the tape as it went. In spite of this horrifying spectacle, desperate users would carefully untangle that tape and wind it laboriously back onto the tape reel, then re install it onto the hub, with a paper shim to hold the reel more tightly. The data on the mangled DECtape could often be recovered completely and copied to another tape, provided that the original tape had only been creased multiple times, and not stretched or broken. DEC quickly issued an Engineering Change Order (ECO) to replace the defective hubs, to resolve the problem. Eventually, a heavily used or abused DECtape begins to become unreliable. The operating system is usually programmed to keep retrying a failed read operation, which often succeeds after multiple attempts. Experienced DECtape users learned to notice the characteristic "shoe shining" motion of a failing DECtape as it is passed repeatedly back and forth over the tape heads, and would retire the tape from further use.

DECtape II

DECtape II был представлен примерно в 1978 году и имеет схожую блочную структуру, но использует гораздо меньшую ленту (той же ширины, что и аудио компакт-кассета). Лента упакована в специальный, предварительно отформатированный миниатюрный картридж DC150, состоящий из прозрачной пластиковой крышки, установленной на текстурированной алюминиевой пластине. Размеры картриджа: TU58 DECtape II имеет последовательный интерфейс RS-232, что позволяет использовать его с обычными последовательными портами, широко распространенными на современных процессорах Digital. Благодаря низкой стоимости, TU58 устанавливался в несколько различных систем (включая VT103, PDP 11/24 и /44, а также VAX 11/730 и /750) в качестве стандартного устройства DEC для распространения программного обеспечения и для загрузки диагностических программ и микрокода. Первая версия TU58 предъявляла очень жесткие требования ко времени отклика к небуферизованным UART, которые в то время использовались Digital, но последующая ревизия прошивки ослабила проблемы с управлением потоком данных. Операционная система RT11 для одного пользователя может быть загружена с TU58, однако относительно медленное время доступа к ленточному накопителю делает работу с системой затруднительной для нетерпеливого пользователя. Как и его предшественник DECtape, и как и более быстрые дискеты RX01, используемые на VAX 11/780, картридж DECtape II имеет емкость около 256 килобайт. В отличие от оригинальных носителей DECtape, картриджи DECtape II нельзя форматировать на ленточных накопителях, продаваемых конечным пользователям, и их необходимо приобретать в предварительно отформатированном состоянии. TU58 также используется с другими компьютерами, такими как система машинного зрения Automatix Autovision и контроллер робота AI32. Программное обеспечение драйвера TU58 доступно для современных ПК под управлением DOS. Первые партии TU58 страдали от некоторых проблем с надежностью и совместимостью данных, которые в конечном итоге были решены. Однако быстрый прогресс в технологии недорогих дискет, обладающих встроенным преимуществом в скорости, вскоре обошел DECtape II и сделал его устаревшим.