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데이터 저장의 기술: 초기 디스크 드라이브는 어떻게 효율적인 MFM 인코딩을 설계했을까?
디지털 기술의 급속한 발전으로 인해, 데이터를 저장하는 방법도 많은 변화를 겪었습니다. 이 과정에서 개선된 주파수 변조(MFM) 인코딩 기술이 디스크 드라이브의 발전에 중요한 역할을 했습니다. IBM 3330 하드 드라이브가 1970년에 처음으로 MFM 기술을 채택한 이래로 이 인코딩 방식은 효율성과 안정성 덕분에 빠르게 널리 사용되었습니다. 이 글에서는 MFM 인코딩의 설계 원리와 디스크 드라이브에 미치는 영향에 대해 살펴보겠습니다.
자기 저장 기술의 기초
하드 드라이브나 자기 테이프와 같은 자기 저장 장치는 다른 유형의 저장 매체처럼 데이터를 절대값으로 저장하지 않고, 자기 극성의 변화에 의존합니다. 자기장이 변하면 근처 전선에 전류가 유도되고 그 반대의 경우도 마찬가지입니다. 변화하는 일련의 전류를 읽기/쓰기 헤드로 보내면 미디어가 움직일 때 미디어에 일련의 자기극 패턴이 형성되고 이러한 패턴의 변화가 데이터의 "1"을 나타냅니다.
이 기술을 사용하면 디스크 드라이브가 저장 매체의 데이터를 효율적으로 인코딩하고 디코딩하여 더 높은 데이터 전송 속도를 달성할 수 있습니다.
주파수 변조 코딩의 탄생
주파수 변조(FM)는 초기 디스크 드라이브에 일반적으로 사용된 코딩 시스템입니다. FM 인코딩 드라이브 컨트롤러에는 선택된 데이터 속도의 절반으로 실행되는 정밀 클록 신호가 포함되어 있습니다. 데이터가 디스크에 기록될 때 클록 신호가 데이터와 섞여서 데이터를 읽을 때 클록 신호가 단기 트리거로 사용되어 데이터 비트의 존재 여부를 나타냅니다.
MFM 코딩: 저장 밀도 개선의 혁명
MFM 코딩은 클록 신호와 데이터의 인코딩을 "클록 창"으로 혁신적으로 통합합니다. FM과 달리 클록 비트는 동기화를 유지하기 위해 필요할 때만 기록되며, 평균적으로 FM의 두 배에 달하는 정보 밀도를 달성합니다. MFM 인코딩 규칙은 0과 1의 출력 형식을 결정하여 자기 변환 속도를 최적화하고 데이터 오류 가능성을 줄입니다.
이 기술은 데이터 저장 용량을 향상시켰을 뿐만 아니라, 당시 하드 드라이브 설계에 새로운 기술적 가능성을 열어주었습니다.
데이터 추출의 예술
MFM 시스템은 더 정확한 클록 신호를 필요로 하기 때문에, 1970년대 후반에 출시된 기술로는 필요한 아날로그 및 디지털 구성 요소를 단일 집적 회로에 통합하는 것은 경제적이지 못했습니다. 이로 인해 데이터 분리기라는 시스템이 개발되었습니다. 데이터 분할기 설계는 예술이며, 가장 널리 사용되는 컨트롤러 중 하나가 Western Digital FD1771 시리즈입니다. 이 하드웨어 시리즈는 MFM 인코딩의 대중화에 중요한 역할을 했습니다.
데이터 포맷팅 및 행 인코딩
FM과 MFM 기술은 원시 데이터에서 개별 비트의 위치를 나타내기 위해 적용되지만, 데이터 자체에는 "파일"과 같은 상위 수준의 구성 형태가 없습니다. 디스크는 일반적으로 고정 크기의 섹터로 포맷되며 파일에 다시 연결하기 위한 추가 헤더 정보가 포함됩니다. 이러한 구조적 설계는 효율적인 데이터 관리를 보장하고 데이터 읽기의 효율성을 향상시킬 수 있습니다.
이전 버전과의 호환성 및 진화하는 MFM
MMFM(수정된 주파수 변조) 코드는 원래의 MFM 형식을 단순화했지만, 새로운 데이터 저장 기술의 과제에 직면하면서 그 중요성은 점차 감소했습니다. 그러나 MFM은 여전히 현재 데이터 저장 시스템에 대한 많은 기술 논의에서 자리를 차지하고 있으며 초기 디스크 드라이브 개발을 이해하는 데 중요한 기술이 되었습니다.
MFM 코딩은 현재의 자기 기록에서는 더 이상 쓰이지 않는 것으로 여겨지지만, 의심할 여지 없이 이후의 데이터 저장 기술의 길을 열었습니다.
이러한 역사의 시기를 돌이켜볼 때, MFM 코딩 디자인은 기술적 혁신일 뿐만 아니라 데이터 관리와 효율성에 대한 심오한 반영이기도 합니다. 오늘날의 데이터 저장 기술은 어디로 향하고 있을까?
