Ændret frekvensmodulation - Modified frequency modulation

Modificeret frekvensmodulation ( MFM ) er en liniekode med begrænset løbetid (RLL) , der bruges til at kode data på de fleste disketter . Det blev først introduceret på harddiske i 1970 med IBM 3330 og derefter i disketter, der begyndte med IBM 53FD i 1976.

MFM er en ændring af den originale frekvensmodulationskode (FM). På grund af den minimale afstand mellem fluxovergange, der er en egenskab ved disken, hovedet og kanaldesignet, kan MFM, der højst garanterer en fluxovergang pr. Databit, skrives med højere densitet end FM, hvilket kan kræve to overgange pr. Data lidt.

MFM bruges med en datahastighed på 250–500  kbit/s (500–1000 kbit/s kodet) på branchestandard 5+1 / 4 -inch og 3+1 / 2 -inch ordinære og high-density disketter. MFM blev også brugt i tidlige harddiskdesign før fremkomsten af ​​mere effektive typer RLL -koder. Uden for niche -applikationer er MFM -kodning forældet i magnetisk optagelse.

Frekvensmodulation

Den digitale kodningsmetode frekvensmodulation (FM) som brugt i forbindelse med magnetisk lagring har en række andre navne, herunder forsinkelseskodning og differentiel Manchester -kodning .

Frekvensmodulation er kodning af binære data til dannelse af et to-niveau signal, hvor (a) et "0" ikke forårsager ændring af signalniveau, medmindre det efterfølges af et andet "0", i hvilket tilfælde en overgang til det andet niveau finder sted på slutningen af ​​den første bitperiode ; og (b) et "1" forårsager en overgang fra det ene niveau til det andet i midten af ​​bitperioden.

FM-kodning bruges primært til kodning af signaler, fordi frekvensspektret for det kodede signal indeholder mindre lavfrekvent energi end et konventionelt non-return-to-zero (NRZ) signal og mindre højfrekvent energi end et bifaset signal.

FM -kodning er en kodning, der kun bruger halvdelen af ​​båndbredden til bifasekodning, men har alle fordelene ved bifasekodning: At blive omskrevet: Det er garanteret at have overgange hver anden bit, hvilket betyder, at afkodningssystemer kan justere deres ur/DC -tærskel kontinuerligt . En ulempe er, at den mangler let menneskelig læsbarhed (f.eks. På et oscilloskop).

FM -kodning er også kendt som Miller -kodning efter Armin Miller, dens opfinder.

MFM -kodning

Image
En byte kodet ved hjælp af FM (ovenfor) og MFM (nedenfor). Stiplede blå linje angiver urpuls (signalniveauændringen i den ignoreres) og stiplet rød linje, datapuls (ændring af signalniveau koder 1, og fravær deraf, 0).

Som standard, når man diskuterer harddisk -kodningssystemer, producerer FM- og MFM -kodninger en bitstrøm, der er NRZI -kodet, når den skrives til disk. En 1-bit repræsenterer en magnetisk overgang og en 0-bit ingen overgang. Datakodning skal balancere to faktorer:

  • der er grænser for minimum og maksimum antal 0-bits, som hardwaren kan registrere mellem på hinanden følgende 1-bit, og kodningen må ikke overskride denne grænse;
  • der er grænser for det maksimale antal 1-bits, som hardwaren kan registrere på en given tid. Hvis en disk er kodet med et højere (gennemsnit) antal magnetiske overgange pr. Bit, skal bitene være "bredere", og færre sektorer vil passe til hvert spor;

Både FM- og MFM -kodninger kan også tænkes at have databit adskilt af urbit, men med forskellige regler for kodning af bitene. Alligevel koder begge formater hver databit som to bits på disken (på grund af afgrænsere, der kræves i begyndelsen og slutningen af ​​en sekvens, er den faktiske densitet lidt lavere).

Den grundlæggende kodningsregel for FM er, at alle urbit er 1: nuller er kodet som 10, dem er kodet som 11. Antallet af magnetiske overgange pr. Bit er i gennemsnit 1,5 (50% × 1 + 50% × 2).

Den grundlæggende kodningsregel for MFM er, at (x, y, z, ...) koder til (x, x NOR y, y, y NOR z, z, z NOR ...). Et nul kodes som 10, hvis det går forud for et nul, og 00 hvis det går forud for et et (hvert af disse tilfælde forekommer 25% af tiden); en er altid kodet som 01 (hvilket sker 50% af tiden); således er antallet af magnetiske overgange i gennemsnit 0,75 (25%  10  = ja + 25%  00  = nej + 50%  01  = ja).

Data ... 0 0 ... ... 0 1 ... ... 1 0 ... ... 1 1 ...
MFM ur bits ...? 1? ... ...? 0 0 ... ... 0 0? ... ... 0 0 0 ...
MFM -kodning ...? 0 1 0 ? ... ...? 0 0 1 0 ... ... 0 1 0 0 ? ... ... 0 1 0 1 0 ...

Bemærk, at de omgivende urbit undertiden er kendt, men nogle gange kræver viden om de tilstødende databit. Et længere eksempel: 

Data:          0 0 0 1 1 0 1 1 ...
FM encoded:   10101011111011111...
MFM clock:    ? 1 1 0 0 0 0 0 0...
MFM encoded:  ?0101001010001010...

(De fede bits er databitene, de andre er urbiterne.)

I FM-kodning er antallet af 0-bits, der kan forekomme mellem på hinanden følgende 1-bits, enten 0 eller 1. I MFM-kodning er der mindst 1 nulbit mellem tilstødende (der er aldrig to tilstødende en bit), og maksimale antal nuller i træk er 3. FM er således en (0,1) RLL -kode, mens MFM er en (1,3) kode.

Et specielt "synkroniseringsmærke" bruges til at lade diskcontrolleren finde ud af, hvor dataene starter. Dette synkroniseringsmærke skal følge RLL -koden, så controlleren kan genkende det, men det følger ikke FM- og MFM -reglerne for urbit. På denne måde vil det aldrig forekomme i nogen bitposition i nogen kodet datastrøm. Det kortest mulige synkroniseringsbitmønster, der følger (1,3) RLL -kodningsreglerne, men ikke kan produceres ved normal MFM -kodning, er 100010010001 . Faktisk starter det synkroniseringsmærke, der normalt bruges i MFM -kodning, med disse tolv bits; det kaldes en "A1 -synkronisering", da databitsene danner starten på den hexadecimale værdi A1 (10100001), men den femte urbit er forskellig fra den normale kodning af A1 -byten. 

Data:      1 0 1 0 0 0 0 1
Clock:      0 0 0 1 1 1 0
Encoded:   100010010101001
Sync clock: 0 0 0 1 0 1 0
Sync Mark: 100010010001001
                    ^ Missing clock bit

MMFM

MMFM , (Modified Modified Frequency Modulation), også forkortet M²FM , eller M2FM , ligner MFM, men undertrykker yderligere urbit og producerer en længere maksimal kørelængde (en (1,4) RLL -kode). Især indsættes en urpuls kun mellem et par tilstødende 0-bits, hvis den første bit af parret ikke havde en urpuls indsat før den. I eksemplet herunder er urbit, der ville have været til stede i MFM, markeret med fed skrift: 

Data:     1 1 0 1 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1
Clock:   0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 1 0 1 0 0 1 0 1 0 0
Encoded: 01010001001001001000010010001001001000100001

I dette system laves synkroniseringsmærker ved at indsætte yderligere urpulser mellem tilstødende nul bits (efter MFM -reglen), hvor de normalt ville blive udeladt. Især har databitmønsteret "100001" en urpuls indsat i midten, hvor det normalt ville blive udeladt: 

Data:  1 0 0 0 0 1
Normal: 0 1 0 1 0
Sync:   0 1 1 1 0

Se også

Referencer

Denne artikel er baseret på materiale hentet fra Free On-line Dictionary of Computing før den 1. november 2008 og indarbejdet under "relicensering" -betingelserne i GFDL , version 1.3 eller nyere.
Public Domain Denne artikel indeholder  materiale fra det offentlige domæne fra General Services Administration -dokumentet: "Federal Standard 1037C" .

Yderligere læsning

eksterne links