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El secreto de los discos: ¿Cómo la codificación MFM duplica la velocidad de transferencia de datos?
Con la llegada de la era digital, la tecnología de almacenamiento de datos también ha avanzado. Entre ellas, la tecnología de codificación de modulación de frecuencia modificada (MFM) se ha convertido en una de las tecnologías clave para el almacenamiento en disco debido a su rendimiento superior en la transmisión de datos. Este artículo explorará el desarrollo de la codificación MFM y cómo puede duplicar la velocidad del almacenamiento de datos.
MFM es un método de codificación especial que tiene como objetivo abordar las deficiencias de la codificación de modulación de frecuencia (FM) tradicional, lo que permite aumentar significativamente la velocidad de escritura de datos en el disco.
MFM se introdujo por primera vez en las unidades de disco duro en 1970 y luego en las unidades de disquete en 1976. La tecnología de modulación de frecuencia mejorada está diseñada principalmente para dispositivos de almacenamiento magnético. La característica de la codificación MFM es que cada bit de datos de entrada tiene como máximo un cambio de polaridad. Esta característica no solo reduce la probabilidad de errores de datos, sino que también duplica la velocidad de escritura, por lo que los discos MFM a menudo se denominan discos de "doble densidad", mientras que los primeros discos FM se denominan "densidad única".
En el almacenamiento magnético, los datos no se almacenan como valores absolutos, sino como cambios de polaridad. Los cambios en el campo magnético inducen corrientes eléctricas en los cables cercanos y viceversa. Esto significa que cuando el cabezal de lectura/escritura lee o escribe datos, crea un patrón de polaridad magnética en el medio a través de una serie de cambios de corriente eléctrica, que indica dónde se almacenan los datos.
MFM es un código de longitud limitada (RLL) que limita efectivamente la distancia entre las transiciones grabadas durante el proceso de grabación para evitar errores de datos debido al ruido.
Debido a los requisitos de sincronización más precisos necesarios para MFM, no era económicamente viable combinar los componentes analógicos y digitales requeridos en un solo circuito integrado con la tecnología disponible a fines de la década de 1970. Esto generó la necesidad de que los proveedores de unidades diseñaran sus propios circuitos de recuperación de reloj dedicados, un sistema llamado separador de datos. La implementación de la codificación MFM requiere un soporte de hardware más complejo para las unidades de disco, pero el costo de estos dispositivos está disminuyendo gradualmente a medida que avanza la tecnología.
La regla básica de la codificación MFM es que en un flujo de datos, si el bit anterior es cero, entonces cuando la entrada sea cero, se codificará como 10; si el bit anterior es uno, se codificará como 00. ; y si el bit anterior es uno, se codificará como 00. Siempre se codifica como 01. Este método de codificación garantiza que haya un promedio de 0,75 a 1 transiciones magnéticas por bit de datos codificado. Debido a estas limitaciones, la codificación MFM puede lograr una mayor densidad de datos que la codificación FM.
El diseño de separadores de datos se convirtió en un arte en ese momento, y surgieron muchos de los primeros controladores, como la serie Western Digital FD1771.
Por supuesto, además de MFM, también existen tecnologías de codificación MFM mejoradas (como MMFM), que comprimen aún más los bits de reloj, logrando así una longitud de ejecución máxima más larga, convirtiéndose en la codificación RLL (1,4). Al optimizar aún más el método de codificación, MMFM funciona bien en escenarios específicos, aunque la codificación MFM estándar todavía tiene una gran demanda en aplicaciones generales.
Sin embargo, en el actual entorno de almacenamiento de datos, la tecnología MFM ha sido reemplazada gradualmente por métodos de codificación de datos más eficientes y se ha convertido en una tecnología de vanguardia para aplicaciones específicas. Sin embargo, todavía es importante comprender la historia y el uso de esta tecnología porque allanó el camino para las tecnologías de almacenamiento de datos posteriores.
Como piedra angular de la digitalización, ¿cómo se convirtió MFM en un punto de inflexión que nos permitió mejorar la tecnología de almacenamiento y transmisión de datos? ¿Qué nuevas tecnologías harán nuestras vidas más cómodas en el futuro?
