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磁碟的秘密：MFM編碼如何讓數據傳輸速度翻倍？
隨著數位時代的到來，數據儲存技術也相繼進步。其中，改良頻率調變（MFM）編碼技術因其在數據傳輸上的優越表現，成為了磁碟儲存的關鍵技術之一。本文將探討MFM編碼的發展歷程以及它是如何使數據儲存速度翻倍的。
MFM是一種特殊的編碼方式，旨在解決傳統頻率調變（FM）編碼的不足，使得在磁碟上寫入數據的速度能夠大幅提升。
在1970年，MFM首次被引入到硬碟中，隨後於1976年進入軟碟驅動器。改良的頻率調變技術，主要是針對磁性儲存設備而設計的。MFM編碼的特點在於每一個輸入數據位元最多只有一次極性變化。這一特性不僅降低了數據錯誤的概率，還使得寫入速度翻倍，因此MFM磁碟通常被稱為「雙密度」磁碟，而早期的FM磁碟則稱為「單密度」。
在磁性儲存中，數據不是以絕對值的形式存儲，而是依賴於極性變化。磁場的變化會在附近的導線中誘導出電流，反之亦然。這意味著讀寫頭在讀取或寫入數據時，通過一系列的電流變化來形成媒體上的磁性極性模式，從而表示數據的存儲位置。
MFM作為一種長度限制(RLL)編碼，有效地限制了錄入過程中記錄的轉變之間的距離，以避免因雜訊而導致數據錯誤。
由於MFM所需的計時要求更加精確，因此在1970年代末期的技術水平下，無法經濟地將所需的模擬和數字元件整合在單一的集成電路中。這導致驅動供應商需要自己設計專用的時鐘恢復電路，這一系統稱為數據分離器。MFM編碼的實施，使得磁碟驅動器需要更為復雜的硬件支持，但隨著技術的進步，這些裝置的成本也在逐漸降低。
MFM編碼的基本規則就是在數據流中，如果前一個位元是零，那麼當輸入零時會被編碼為10；如果前一個位元是一，則編碼為00；而一位元則總是被編碼為01。這樣的編碼方式保證了在平均每一個編碼數據位元中，存在0.75到1次的磁性轉變。由於這些限制，MFM編碼能夠比FM編碼獲得更高的數據密度。
數據分離器的設計成為當時技術的一種藝術，許多早期的控制器如Western Digital FD1771系列便應運而生。
當然，除了MFM之外，還有改良過的MFM編碼技術（例如MMFM），這一技術進一步壓縮了時鐘位元，從而實現了更長的最長運行長度，成為(1,4) RLL編碼。通過進一步優化編碼方式，MMFM在特定場景中表現出色，儘管在一般應用中，標準的MFM編碼仍然具有較高的需求。
不過，在當前的數據儲存環境中，MFM技術已漸漸被更高效的數據編碼方法取代，成為一種特定應用下的邊緣技術。然而，了解這一技術的歷史和運用仍然重要，因為它為後來的數據存儲技術鋪平了道路。
作為數字化的基石，MFM如何成為一種轉折點，讓我們的數據儲存和傳輸技術得到了提升？未來又會有什麼樣的新技術使我們更加便利？
