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O Segredo dos Discos: Como a Codificação MFM Duplica as Velocidades de Transferência de Dados
Com o advento da era digital, a tecnologia de armazenamento de dados também avançou. Entre elas, a tecnologia de codificação de modulação de frequência modificada (MFM) se tornou uma das principais tecnologias para armazenamento em disco devido ao seu desempenho superior na transmissão de dados. Este artigo explorará o desenvolvimento da codificação MFM e como ela pode dobrar a velocidade de armazenamento de dados.
MFM é um método de codificação especial que visa resolver as deficiências da codificação tradicional de modulação de frequência (FM), possibilitando aumentar significativamente a velocidade de gravação de dados no disco.
O MFM foi introduzido pela primeira vez em unidades de disco rígido em 1970 e mais tarde em unidades de disquete em 1976. A tecnologia de modulação de frequência aprimorada é projetada principalmente para dispositivos de armazenamento magnético. A característica da codificação MFM é que cada bit de dados de entrada tem no máximo uma mudança de polaridade. Esse recurso não apenas reduz a probabilidade de erros de dados, mas também dobra a velocidade de gravação, por isso os discos MFM são frequentemente chamados de discos de "densidade dupla", enquanto os primeiros discos FM são chamados de "densidade única".
No armazenamento magnético, os dados não são armazenados como valores absolutos, mas sim como mudanças na polaridade. Mudanças no campo magnético induzem correntes elétricas em fios próximos e vice-versa. Isso significa que quando o cabeçote de leitura/gravação lê ou grava dados, ele cria um padrão de polaridade magnética na mídia por meio de uma série de mudanças de corrente elétrica, que indica onde os dados estão armazenados.
MFM é um código de comprimento limitado (RLL) que limita efetivamente a distância entre as transições gravadas durante o processo de gravação para evitar erros de dados devido a ruído.
Devido aos requisitos de temporização mais precisos necessários para o MFM, não era economicamente viável combinar os componentes analógicos e digitais necessários em um único circuito integrado com a tecnologia disponível no final da década de 1970. Isso resultou na necessidade de os fornecedores de unidades projetarem seus próprios circuitos dedicados de recuperação de clock, um sistema chamado separador de dados. A implementação da codificação MFM requer suporte de hardware mais complexo para unidades de disco, mas o custo desses dispositivos está diminuindo gradualmente à medida que a tecnologia avança.
A regra básica da codificação MFM é que em um fluxo de dados, se o bit anterior for zero, então quando a entrada for zero, ele será codificado como 10; se o bit anterior for um, ele será codificado como 00 ; e se o bit anterior for um, ele será codificado como 00. Ele é sempre codificado como 01. Este método de codificação garante que haja uma média de 0,75 a 1 transições magnéticas por bit de dados codificado. Devido a essas limitações, a codificação MFM pode atingir maior densidade de dados do que a codificação FM.
O design de separadores de dados se tornou uma arte na época, e muitos dos primeiros controladores, como a série Western Digital FD1771, surgiram.
É claro que, além do MFM, também existem tecnologias de codificação MFM aprimoradas (como MMFM), que comprimem ainda mais os bits do clock, alcançando assim um comprimento máximo de execução mais longo, tornando-se a codificação (1,4) RLL. Ao otimizar ainda mais o método de codificação, o MMFM tem um bom desempenho em cenários específicos, embora a codificação MFM padrão ainda seja muito procurada em aplicações gerais.
No entanto, no ambiente atual de armazenamento de dados, a tecnologia MFM foi gradualmente substituída por métodos de codificação de dados mais eficientes e se tornou uma tecnologia marginal para aplicações específicas. No entanto, ainda é importante entender a história e o uso dessa tecnologia porque ela abriu caminho para tecnologias posteriores de armazenamento de dados.
Como a MFM é a pedra angular da digitalização, e se tornou um ponto de virada que nos permitiu melhorar a tecnologia de armazenamento e transmissão de dados? Quais novas tecnologias tornarão nossas vidas mais convenientes no futuro?
