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디스크의 비밀: MFM 인코딩이 데이터 전송 속도를 두 배로 높이는 방법
디지털 시대의 도래와 함께 데이터 저장 기술도 발전했습니다. 그 중에서도 변형 주파수 변조(MFM) 코딩 기술은 데이터 전송 성능이 뛰어나 디스크 저장 장치의 핵심 기술 중 하나가 되었습니다. 이 글에서는 MFM 코딩의 개발과 이를 통해 데이터 저장 속도를 두 배로 높일 수 있는 방법을 살펴보겠습니다.
MFM은 기존 주파수 변조(FM) 인코딩의 단점을 해결하기 위해 고안된 특수 인코딩 방식으로, 디스크에 데이터를 쓰는 속도를 크게 높일 수 있습니다.
MFM은 1970년에 하드 디스크 드라이브에 처음 도입되었고, 이후 1976년에 플로피 드라이브에 도입되었습니다. 개선된 주파수 변조 기술은 주로 자기 저장 장치용으로 설계되었습니다. MFM 코딩의 특징은 각 입력 데이터 비트가 최대 한 번의 극성 변화를 갖는다는 것입니다. 이 기능은 데이터 오류 가능성을 줄일 뿐만 아니라 쓰기 속도도 두 배로 높이므로 MFM 디스크를 종종 "이중 밀도" 디스크라고 부르고 초기 FM 디스크를 "단일 밀도"라고 부릅니다.
자기 저장 장치에서는 데이터가 절대값으로 저장되지 않고 극성의 변화로 저장됩니다. 자기장의 변화는 근처 전선에 전류를 유도하고, 그 반대의 경우도 마찬가지입니다. 즉, 읽기/쓰기 헤드가 데이터를 읽거나 쓸 때 일련의 전류 변화를 통해 미디어에 자기 극성 패턴을 생성하고 이를 통해 데이터가 저장된 위치를 나타냅니다.
MFM은 노이즈로 인한 데이터 오류를 방지하기 위해 녹음 과정에서 녹음된 전환 사이의 거리를 효과적으로 제한하는 길이 제한(RLL) 코드입니다.
MFM에 필요한 더 정확한 타이밍 요구 사항 때문에, 1970년대 후반에 출시된 기술로는 필요한 아날로그 및 디지털 구성 요소를 단일 집적 회로에 결합하는 것은 경제적으로 실행 가능하지 않았습니다. 이로 인해 드라이브 공급업체는 자체 전용 클록 복구 회로, 즉 데이터 분리기라고 하는 시스템을 설계해야 했습니다. MFM 인코딩을 구현하려면 디스크 드라이브에 대한 더 복잡한 하드웨어 지원이 필요하지만, 기술이 발전함에 따라 이러한 장치의 비용은 점차 감소하고 있습니다.
MFM 인코딩의 기본 규칙은 데이터 스트림에서 이전 비트가 0이면 입력이 0일 때 10으로 인코딩되고 이전 비트가 1이면 00으로 인코딩된다는 것입니다. ; 이전 비트가 1이면 00으로 인코딩됩니다. 항상 01로 인코딩됩니다. 이 인코딩 방식은 인코딩된 데이터 비트 당 평균 0.75~1개의 자기 변환이 발생하도록 보장합니다. 이러한 한계로 인해 MFM 코딩은 FM 코딩보다 더 높은 데이터 밀도를 달성할 수 있습니다.
당시 데이터 분리기의 디자인은 하나의 예술로 여겨졌으며 Western Digital FD1771 시리즈와 같은 초기 컨트롤러가 많이 출시되었습니다.
물론 MFM 외에도 개선된 MFM 인코딩 기술(예: MMFM)도 있는데, 이는 클록 비트를 더욱 압축하여 더 긴 최대 실행 길이를 달성하고 (1,4) RLL 인코딩이 됩니다. 코딩 방법을 더욱 최적화함으로써 MMFM은 특정 시나리오에서 좋은 성능을 발휘하지만, 일반적인 애플리케이션에서는 표준 MFM 코딩이 여전히 높은 수요를 보입니다.
그러나 현재의 데이터 저장 환경에서 MFM 기술은 점차 더 효율적인 데이터 인코딩 방법으로 대체되고 있으며 특정 애플리케이션에서는 주변적 기술이 되었습니다. 그러나 이 기술의 역사와 용도를 이해하는 것은 여전히 중요합니다. 이 기술이 이후의 데이터 저장 기술의 길을 열었기 때문입니다.
디지털화의 초석인 MFM은 어떻게 데이터 저장 및 전송 기술을 개선하는 데 전환점이 되었을까요? 미래에는 어떤 새로운 기술이 우리 삶을 더 편리하게 만들어 줄까요?
