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El arte del almacenamiento de datos: ¿Cómo diseñaron las primeras unidades de disco una codificación MFM eficiente?
Con el rápido desarrollo de la tecnología digital, la forma en que se almacenan los datos también ha experimentado muchos cambios. En este proceso, la tecnología de codificación de modulación de frecuencia (MFM) mejorada jugó un papel crucial en la evolución de las unidades de disco. Desde que el disco duro IBM 3330 adoptó por primera vez la tecnología MFM en 1970, este esquema de codificación ha ganado rápidamente un uso generalizado debido a su eficiencia y estabilidad. Este artículo explorará los principios de diseño de la codificación MFM y su impacto en las unidades de disco.
La base de la tecnología de almacenamiento magnético
Los dispositivos de almacenamiento magnético, como los discos duros y las cintas magnéticas, no almacenan datos en valores absolutos como otros tipos de medios de almacenamiento, sino que dependen de los cambios en la polaridad magnética. Cuando el campo magnético cambia, induce una corriente eléctrica en los cables cercanos y viceversa. Al enviar una serie de corrientes cambiantes al cabezal de lectura/escritura, se forman una serie de patrones de polos magnéticos en el medio a medida que este se mueve, y los cambios en estos patrones representan el "1" de los datos.
Esta tecnología permite que las unidades de disco codifiquen y decodifiquen de manera eficiente los datos de los medios de almacenamiento, lo que alcanza las tasas de transferencia de datos más altas.
El nacimiento de la codificación de modulación de frecuencia
La modulación de frecuencia (FM) es un sistema de codificación comúnmente utilizado en las primeras unidades de disco. El controlador de unidad codificado FM contiene una señal de reloj de precisión que funciona a la mitad de la velocidad de datos seleccionada. Cuando se escriben datos en el disco, la señal del reloj se entrelaza con los datos de modo que cuando se leen, la señal del reloj se utiliza como un disparador de corto plazo para indicar la presencia o ausencia de un bit de datos. Codificación MFM: una revolución en la mejora de la densidad de almacenamientoLa codificación MFM integra de forma innovadora la codificación de señales de reloj y datos en una "ventana de reloj". A diferencia de FM, los bits de reloj se escriben solo cuando son necesarios para mantener la sincronización, lo que en promedio logra el doble de densidad de información de FM. Las reglas de codificación MFM determinan el formato de salida de 0 y 1, optimizando la tasa de conversión magnética y reduciendo la posibilidad de errores de datos.
El arte de los extractores de datos Los sistemas MFM requieren una señal de reloj más precisa, por lo que no era económico integrar los componentes analógicos y digitales requeridos en un solo circuito integrado con la tecnología disponible a fines de la década de 1970. Esto ha impulsado el desarrollo de un sistema llamado separador de datos. El diseño de divisores de datos es un arte, y uno de los controladores más utilizados es la serie Western Digital FD1771. Esta serie de hardware ha jugado un papel importante en la promoción de la popularización de la codificación de MFM.Esta técnica no sólo mejoró la capacidad de almacenamiento de datos, sino que también abrió nuevas posibilidades tecnológicas para el diseño de discos duros en esa época.
Formato de datos y codificación de filas
La aplicación de las técnicas FM y MFM tiene como objetivo indicar la ubicación de bits individuales en datos sin procesar, pero los datos en sí no tienen una forma de organización de nivel superior, como un "archivo". Los discos generalmente se formatean en sectores de tamaño fijo con información de encabezado adicional para vincularlos al archivo. Este diseño estructural garantiza una gestión eficiente de los datos y puede mejorar la eficiencia de la lectura de datos.
Compatibilidad con versiones anteriores y evolución de MFM
Aunque el código de modulación de frecuencia modificada (MMFM) simplifica el formato MFM original, su importancia ha disminuido gradualmente frente a los nuevos desafíos de la tecnología de almacenamiento de datos. Sin embargo, MFM todavía ocupa un lugar en muchas discusiones técnicas actuales sobre sistemas de almacenamiento de datos y se ha convertido en una tecnología clave para comprender el desarrollo de las primeras unidades de disco.
Aunque la codificación MFM se considera obsoleta en la grabación magnética actual, sin duda allanó el camino para tecnologías de almacenamiento de datos posteriores.
Cuando miramos atrás a este período de la historia, el diseño de la codificación MFM no es sólo un avance tecnológico, sino también una profunda reflexión sobre la gestión y la eficiencia de los datos. ¿Hacia dónde se dirige la tecnología actual de almacenamiento de datos?
