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Le secret des disques : comment le codage MFM double la vitesse de transfert des données
Avec l’avènement de l’ère numérique, la technologie de stockage des données a également progressé. Parmi elles, la technologie de codage par modulation de fréquence modifiée (MFM) est devenue l’une des technologies clés pour le stockage sur disque en raison de ses performances supérieures en matière de transmission de données. Cet article explorera le développement du codage MFM et comment il peut doubler la vitesse de stockage des données.
MFM est une méthode de codage spéciale qui vise à combler les lacunes du codage traditionnel par modulation de fréquence (FM), permettant d'augmenter considérablement la vitesse d'écriture des données sur le disque.
MFM a été introduit pour la première fois dans les disques durs en 1970, puis dans les lecteurs de disquettes en 1976. La technologie de modulation de fréquence améliorée est principalement conçue pour les dispositifs de stockage magnétique. La caractéristique du codage MFM est que chaque bit de données d'entrée présente au plus un changement de polarité. Cette fonctionnalité réduit non seulement la probabilité d'erreurs de données, mais double également la vitesse d'écriture, de sorte que les disques MFM sont souvent appelés disques « double densité », tandis que les premiers disques FM sont appelés « simple densité ».
Dans le stockage magnétique, les données ne sont pas stockées sous forme de valeurs absolues, mais plutôt sous forme de changements de polarité. Les changements dans le champ magnétique induisent des courants électriques dans les fils voisins, et vice versa. Cela signifie que lorsque la tête de lecture/écriture lit ou écrit des données, elle crée un motif de polarité magnétique sur le support via une série de changements de courant électrique, qui indique où les données sont stockées.
MFM est un code à longueur limitée (RLL) qui limite efficacement la distance entre les transitions enregistrées pendant le processus d'enregistrement pour éviter les erreurs de données dues au bruit.
En raison des exigences de synchronisation plus précises requises pour le MFM, il n'était pas économiquement possible de combiner les composants analogiques et numériques requis sur un seul circuit intégré avec la technologie disponible à la fin des années 1970. Cela a obligé les fournisseurs de disques à concevoir leurs propres circuits de récupération d'horloge dédiés, un système appelé séparateur de données. La mise en œuvre du codage MFM nécessite un support matériel plus complexe pour les lecteurs de disque, mais le coût de ces périphériques diminue progressivement à mesure que la technologie progresse.
La règle de base du codage MFM est que dans un flux de données, si le bit précédent est zéro, alors lorsque l'entrée est zéro, il sera codé comme 10 ; si le bit précédent est un, il sera codé comme 00 ; et si le bit précédent est un, il sera codé comme 00. Il est toujours codé comme 01. Cette méthode de codage garantit qu'il y a en moyenne 0,75 à 1 transition magnétique par bit de données codé. En raison de ces limitations, le codage MFM peut atteindre une densité de données plus élevée que le codage FM.
La conception des séparateurs de données est devenue un art à l'époque, et de nombreux contrôleurs précoces tels que la série Western Digital FD1771 ont vu le jour.
Bien entendu, en plus du MFM, il existe également des technologies de codage MFM améliorées (telles que MMFM), qui compressent davantage les bits d'horloge, obtenant ainsi une longueur d'exécution maximale plus longue, devenant ainsi le codage (1,4) RLL. En optimisant davantage la méthode de codage, le MMFM fonctionne bien dans des scénarios spécifiques, bien que le codage MFM standard soit toujours très demandé dans les applications générales.
Cependant, dans l’environnement actuel de stockage de données, la technologie MFM a été progressivement remplacée par des méthodes de codage de données plus efficaces et est devenue une technologie marginale pour des applications spécifiques. Cependant, il est toujours important de comprendre l’histoire et l’utilisation de cette technologie, car elle a ouvert la voie aux technologies ultérieures de stockage de données.
En tant que pierre angulaire de la numérisation, comment le MFM est-il devenu un tournant qui nous a permis d’améliorer la technologie de stockage et de transmission des données ? Quelles nouvelles technologies rendront notre vie plus pratique à l’avenir ?
