Language
Country/Area
No result found
Секрет дисков: как MFM-кодирование удваивает скорость передачи данных
С наступлением цифровой эпохи технологии хранения данных также претерпели изменения. Среди них технология кодирования с модифицированной частотной модуляцией (MFM) стала одной из ключевых технологий для дисковых хранилищ благодаря своей превосходной производительности при передаче данных. В этой статье мы рассмотрим развитие MFM-кодирования и то, как оно может удвоить скорость хранения данных.
MFM — это специальный метод кодирования, призванный устранить недостатки традиционного кодирования с частотной модуляцией (FM), что позволяет значительно увеличить скорость записи данных на диск.
MFM впервые был представлен в жестких дисках в 1970 году, а затем в дисководах в 1976 году. Усовершенствованная технология частотной модуляции в основном предназначена для магнитных запоминающих устройств. Особенностью кодирования MFM является то, что каждый входной бит данных имеет максимум одно изменение полярности. Эта функция не только снижает вероятность ошибок данных, но и удваивает скорость записи, поэтому диски MFM часто называют дисками «двойной плотности», тогда как ранние диски FM называют дисками «одинарной плотности».
В магнитной памяти данные хранятся не в виде абсолютных значений, а в виде изменений полярности. Изменения магнитного поля вызывают электрические токи в близлежащих проводах, и наоборот. Это означает, что когда головка чтения/записи считывает или записывает данные, она создает на носителе рисунок магнитной полярности посредством серии изменений электрического тока, который указывает, где хранятся данные.
MFM — это код с ограниченной длиной (RLL), который эффективно ограничивает расстояние между записанными переходами в процессе записи, чтобы избежать ошибок данных из-за шума.
Из-за более точных требований к синхронизации, необходимых для MFM, было экономически нецелесообразно объединять требуемые аналоговые и цифровые компоненты на одной интегральной схеме с использованием технологий, доступных в конце 1970-х годов. Это привело к необходимости для поставщиков накопителей разрабатывать собственные специальные схемы восстановления тактовой частоты — систему, называемую разделителем данных. Реализация MFM-кодирования требует более сложной аппаратной поддержки дисководов, однако стоимость этих устройств постепенно снижается по мере развития технологий.
Основное правило кодирования MFM заключается в том, что в потоке данных, если предыдущий бит равен нулю, то при вводе нуля он будет закодирован как 10; если предыдущий бит равен единице, то он будет закодирован как 00. ; и если предыдущий бит равен единице, он будет закодирован как 00. Он всегда кодируется как 01. Этот метод кодирования гарантирует, что на каждый закодированный бит данных приходится в среднем от 0,75 до 1 магнитного перехода. Из-за этих ограничений кодирование MFM позволяет достичь более высокой плотности данных, чем кодирование FM.
В то время проектирование разделителей данных стало настоящим искусством, и появилось множество ранних контроллеров, таких как серия Western Digital FD1771.
Разумеется, в дополнение к MFM существуют также усовершенствованные технологии кодирования MFM (например, MMFM), которые дополнительно сжимают биты синхронизации, тем самым достигая большей максимальной длины запуска, превращаясь в кодирование (1,4) RLL. Благодаря дальнейшей оптимизации метода кодирования MMFM хорошо работает в определенных сценариях, хотя стандартное кодирование MFM по-прежнему пользуется большим спросом в общих приложениях.
Однако в современных условиях хранения данных технология MFM постепенно была заменена более эффективными методами кодирования данных и стала второстепенной технологией для определенных приложений. Однако по-прежнему важно понимать историю и применение этой технологии, поскольку она проложила путь для более поздних технологий хранения данных.
Как MFM, краеугольный камень цифровизации, стал поворотным моментом, позволившим нам улучшить технологию хранения и передачи данных? Какие новые технологии сделают нашу жизнь удобнее в будущем?
