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L'art du stockage de données : comment les premiers disques durs ont-ils conçu un codage MFM efficace ?
Avec le développement rapide de la technologie numérique, la manière dont les données sont stockées a également subi de nombreux changements. Dans ce processus, la technologie de codage par modulation de fréquence améliorée (MFM) a joué un rôle crucial dans l’évolution des lecteurs de disque. Depuis que le disque dur IBM 3330 a adopté pour la première fois la technologie MFM en 1970, ce schéma de codage a rapidement été largement utilisé en raison de son efficacité et de sa stabilité. Cet article explorera les principes de conception du codage MFM et son impact sur les lecteurs de disque.
Les bases de la technologie de stockage magnétique
Les périphériques de stockage magnétiques, tels que les disques durs et les bandes magnétiques, ne stockent pas les données en valeurs absolues comme les autres types de supports de stockage, mais s'appuient plutôt sur des changements de polarité magnétique. Lorsque le champ magnétique change, il induit un courant électrique dans les fils voisins, et vice versa. En envoyant une série de courants changeants à la tête de lecture/écriture, une série de motifs de pôles magnétiques se forment sur le support lorsque celui-ci se déplace, et les changements dans ces motifs représentent le « 1 » des données.
Cette technologie permet aux disques durs d'encoder et de décoder efficacement les données sur les supports de stockage, atteignant ainsi des taux de transfert de données plus élevés.
La naissance du codage par modulation de fréquence
La modulation de fréquence (FM) est un système de codage couramment utilisé dans les premiers lecteurs de disque. Le contrôleur de lecteur codé FM contient un signal d'horloge de précision qui fonctionne à la moitié du débit de données sélectionné. Lorsque des données sont écrites sur le disque, le signal d'horloge est entrelacé avec les données de sorte que lorsqu'elles sont lues, le signal d'horloge est utilisé comme déclencheur à court terme pour indiquer la présence ou l'absence d'un bit de données.
Codage MFM : une révolution dans l'amélioration de la densité de stockage
Le codage MFM intègre de manière innovante le codage des signaux d'horloge et des données dans une « fenêtre d'horloge ». Contrairement à la FM, les bits d'horloge ne sont écrits que lorsque cela est nécessaire pour maintenir la synchronisation, ce qui permet d'atteindre en moyenne deux fois la densité d'informations de la FM. Les règles de codage MFM déterminent le format de sortie de 0 et 1, optimisant le taux de conversion magnétique et réduisant la possibilité d'erreurs de données.
Cette technique a non seulement amélioré la capacité de stockage des données, mais a également ouvert de nouvelles possibilités technologiques pour la conception des disques durs à l'époque.
L'art des extracteurs de données
Les systèmes MFM nécessitent un signal d'horloge plus précis, il n'était donc pas économique d'intégrer les composants analogiques et numériques requis dans un seul circuit intégré avec la technologie disponible à la fin des années 1970. Cela a conduit au développement d’un système appelé séparateur de données. La conception d'un séparateur de données est un art, et l'un des contrôleurs les plus utilisés est la série Western Digital FD1771. Cette série de matériel a joué un rôle important dans la promotion de la popularisation du codage MFM.
Formatage des données et codage des lignes
L'application des techniques FM et MFM vise à indiquer l'emplacement des bits individuels dans les données brutes, mais les données elles-mêmes n'ont pas de forme d'organisation de niveau supérieur, comme un « fichier ». Les disques sont généralement formatés en secteurs de taille fixe avec des informations d'en-tête supplémentaires pour les relier au fichier. Une telle conception structurelle garantit une gestion efficace des données et peut améliorer l’efficacité de la lecture des données.
Rétrocompatibilité et évolution du MFM
Bien que le code de modulation de fréquence modifiée (MMFM) simplifie le format MFM d'origine, son importance a progressivement diminué face aux nouveaux défis technologiques de stockage de données. Cependant, la MFM occupe toujours une place dans de nombreuses discussions techniques actuelles sur les systèmes de stockage de données et est devenue une technologie clé pour comprendre le développement des premiers lecteurs de disque.
Bien que le codage MFM soit considéré comme obsolète dans l’enregistrement magnétique actuel, il a sans aucun doute ouvert la voie aux technologies de stockage de données ultérieures.
Lorsque nous regardons en arrière sur cette période de l’histoire, la conception du codage MFM n’est pas seulement une avancée technologique, mais aussi une réflexion profonde sur la gestion et l’efficacité des données. Où va la technologie de stockage de données d’aujourd’hui ?
