Language
Country/Area
No result found
Das Geheimnis der Festplatten: Wie MFM-Kodierung die Datenübertragungsgeschwindigkeit verdoppelt
Mit dem Beginn des digitalen Zeitalters hat sich auch die Datenspeichertechnologie weiterentwickelt. Unter ihnen ist die Codierungstechnologie der modifizierten Frequenzmodulation (MFM) aufgrund ihrer überlegenen Leistung bei der Datenübertragung zu einer der Schlüsseltechnologien für die Festplattenspeicherung geworden. In diesem Artikel wird die Entwicklung der MFM-Kodierung untersucht und wie sich dadurch die Geschwindigkeit der Datenspeicherung verdoppeln lässt.
MFM ist eine spezielle Kodierungsmethode, die die Mängel der herkömmlichen Frequenzmodulationskodierung (FM) behebt und so eine deutliche Steigerung der Geschwindigkeit beim Schreiben von Daten auf die Festplatte ermöglicht.
MFM wurde erstmals 1970 in Festplattenlaufwerken und später 1976 in Diskettenlaufwerken eingeführt. Verbesserte Frequenzmodulationstechnologie ist hauptsächlich für magnetische Speichergeräte konzipiert. Die Besonderheit der MFM-Codierung besteht darin, dass jedes Eingangsdatenbit höchstens einen Polaritätswechsel aufweist. Diese Funktion verringert nicht nur die Wahrscheinlichkeit von Datenfehlern, sondern verdoppelt auch die Schreibgeschwindigkeit, weshalb MFM-Disketten oft als „Double Density“-Disketten bezeichnet werden, während frühe FM-Disketten als „Single Density“-Disketten bezeichnet werden.
Bei der magnetischen Speicherung werden Daten nicht als absolute Werte, sondern als Polaritätsänderungen gespeichert. Änderungen im Magnetfeld induzieren elektrische Ströme in benachbarten Drähten und umgekehrt. Dies bedeutet, dass der Lese-/Schreibkopf beim Lesen oder Schreiben von Daten durch eine Reihe von Stromflussänderungen ein magnetisches Polaritätsmuster auf dem Medium erzeugt, das anzeigt, wo die Daten gespeichert sind.
MFM ist ein längenbegrenzter (RLL) Code, der den Abstand zwischen aufgezeichneten Übergängen während des Aufzeichnungsvorgangs effektiv begrenzt, um Datenfehler aufgrund von Rauschen zu vermeiden.
Aufgrund der für MFM erforderlichen präziseren Zeitanforderungen war es mit der Ende der 1970er Jahre verfügbaren Technologie wirtschaftlich nicht machbar, die erforderlichen analogen und digitalen Komponenten auf einem einzigen integrierten Schaltkreis zu kombinieren. Dies führte dazu, dass die Laufwerkshersteller ihre eigenen dedizierten Taktrückgewinnungsschaltkreise entwickeln mussten, ein System namens „Datenseparator“. Die Implementierung der MFM-Kodierung erfordert eine komplexere Hardware-Unterstützung für Festplattenlaufwerke, die Kosten dieser Geräte sinken jedoch mit dem technologischen Fortschritt allmählich.
Die Grundregel der MFM-Kodierung lautet: Wenn in einem Datenstrom das vorherige Bit Null ist, wird es bei einem Eingangswert von Null als 10 kodiert; wenn das vorherige Bit Eins ist, wird es als 00 kodiert. ; und wenn das vorherige Bit eins ist, wird es als 00 codiert. Es wird immer als 01 codiert. Dieses Kodierungsverfahren stellt sicher, dass pro kodiertem Datenbit durchschnittlich 0,75 bis 1 magnetische Übergänge vorhanden sind. Aufgrund dieser Einschränkungen kann durch die MFM-Codierung eine höhere Datendichte erreicht werden als durch die FM-Codierung.
Das Design von Datenseparatoren wurde damals zu einer Kunst und viele frühe Controller wie die Western Digital FD1771-Serie entstanden.
Natürlich gibt es neben MFM auch verbesserte MFM-Kodierungstechnologien (wie etwa MMFM), die die Taktbits weiter komprimieren und dadurch eine längere maximale Lauflänge erreichen, d. h. es entsteht die (1,4) RLL-Kodierung. Durch eine weitere Optimierung der Kodierungsmethode weist MMFM in bestimmten Szenarien eine gute Leistung auf, obwohl in allgemeinen Anwendungen die Standard-MFM-Kodierung immer noch stark nachgefragt wird.
In der aktuellen Datenspeicherumgebung wurde die MFM-Technologie jedoch nach und nach durch effizientere Datencodierungsmethoden ersetzt und hat sich für bestimmte Anwendungen zu einer Spitzentechnologie entwickelt. Dennoch ist es wichtig, die Geschichte und Verwendung dieser Technologie zu verstehen, da sie den Weg für spätere Datenspeichertechnologien ebnete.
Wie wurde MFM als Eckpfeiler der Digitalisierung zu einem Wendepunkt, der es uns ermöglichte, die Datenspeicher- und -übertragungstechnologie zu verbessern? Welche neuen Technologien werden unser Leben in Zukunft komfortabler machen?
