Modulation de fréquence modifiée
Modified Frequency Modulation ( MFM ) est un code Run - Length Limited ( RLL ) [ 1 ] utilisé pour coder les données sur la plupart des disquettes . . Il a été introduit pour la première fois dans les disques durs en 1970 avec l ' IBM 3330 , puis dans les lecteurs de disquettes à partir de l ' IBM 53FD en 1976.
MFM est une modification du code FM d'origine. En raison de l'espace minimum entre les transitions de flux, qui est une propriété de la conception du disque, de la tête et du canal, MFM garantit au plus une transition de flux par bit de données, permettant ainsi d'écrire avec une densité plus élevée que FM, qui peut nécessiter deux transitions par bit.
MFM est utilisé avec un débit de données de 250-500 kbit/s (500-1000 kbit/s codés) sur des disquettes standard et haute densité de 5 1/4 et 3 1/2 pouces. MFM a également été utilisé dans les premières conceptions de disques durs , avant l'avènement de codes RLL plus efficaces. En dehors des applications de niche, le codage MFM est obsolète dans l'enregistrement magnétique.
Modulation de fréquence
La méthode de codage numérique à modulation de fréquence (FM), telle qu'elle est utilisée dans le contexte du stockage magnétique, porte divers autres noms, notamment le codage différentiel Manchester et le codage à retard . [ 2 ]
La modulation de fréquence est le codage de données binaires pour former un signal à deux niveaux où (a) un "0" ne provoque aucun changement de niveau de signal à moins qu'il ne soit suivi d'un autre "0", auquel cas une transition vers l'autre niveau à la fin du premier cycle de bits ; et (b) un "1" provoque une transition d'un niveau à un autre au milieu du cycle binaire. [ 3 ]
Le codage FM est principalement utilisé pour coder les signaux car le spectre de fréquence du signal codé contient moins d'énergie basse fréquence qu'un signal conventionnel sans retour à zéro (NRZ) et moins d'énergie haute fréquence qu'un signal biphasique.
L'encodage FM est un encodage qui n'utilise que la moitié de la bande passante de l' encodage biphase mais qui a tous ses avantages : A réécrire : on est assuré d'avoir des transitions tous les deux bits, ce qui permet aux systèmes de décodage d'ajuster leur horloge/seuil DC en continu . Un inconvénient est qu'il manque de lisibilité humaine facile (par exemple, sur un oscilloscope).
L'encodage FM est également connu sous le nom d' encodage Miller d' après Armin Miller, son inventeur. [ 4 ]
Encodage MFM
Comme c'est le cas lorsque l'on parle de schémas de codage de disque dur, les codages FM et MFM produisent un flux binaire qui est codé NRZI lorsqu'il est écrit sur le disque. Un bit de 1 représente une transition magnétique et un bit de 0 ne représente aucune transition. L'encodage des données doit équilibrer deux facteurs :
- Il existe des limites sur le nombre minimum et maximum de bits 0 que le matériel peut détecter entre des bits 1 consécutifs, et le codage ne doit pas dépasser cette limite.
- Il existe des limites au nombre maximal de bits 1 que le matériel peut détecter dans une période de temps donnée. Si un disque est encodé avec un nombre plus élevé (moyen) de transitions magnétiques par bit, les bits devront être "plus larges" et il y aura moins de secteurs sur chaque piste.
Les codages FM et MFM peuvent également être considérés comme ayant des bits de données séparés par des bits d'horloge, mais avec des règles différentes pour coder les bits. Pourtant, les deux formats codent chaque bit de données comme deux bits sur le disque (en raison des délimiteurs requis au début et à la fin d'un flux, la densité réelle est légèrement inférieure).
La règle de codage de base pour FM est que tous les bits d'horloge sont 1 : les zéros sont codés en 10 et les uns en 11. Le nombre de transitions magnétiques par bit est en moyenne de 1,5 (50 % × 1 + 50 % × 2).
La règle de codage de base pour MFM est que (x,y,z,...) se code comme (x,x NOR y,y,y NOR z,z,z NOR...). Un zéro est codé 10 s'il est précédé d'un zéro, et 00 s'il est précédé d'un un (chacun de ces cas se produit 25 % du temps) ; l'un est toujours codé 01 (ce qui se produit 50 % du temps) ; donc, le nombre de transitions magnétiques est en moyenne de 0,75 (25% 10 = oui + 25% 00 = non + 50% 01 oui).
| Fait | ... 0 0 ... | ... 0 1 ... | ... 1 0 ... | ... 1 1 ... |
|---|---|---|---|---|
| Bits d'horloge MFM | ...? 1 ?... | ...? 0 0... | ...0 0 ?... | ...0 0 0... |
| Encodage MFM | ...? 0 1 0 ?... | ...? 0 0 1 0... | ...0 1 0 0 ?... | ...0 1 0 1 0... |
Notez que les bits d'horloge environnants sont parfois connus, mais nécessitent parfois une connaissance des bits de données environnants. Un exemple plus long :
Données : 0 0 0 1 1 0 1 1 ... Codage FM : 1 0 1 0 1 0 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1... Horloge MFM : ? 1 1 0 0 0 0 0 0... Encodage MFM : ? 0 1 0 1 0 0 1 0 1 0 0 0 1 0 1 0...
(Les bits en gras sont les bits de données, les autres sont les bits d'horloge.)
Dans le codage FM, le nombre de bits 0 pouvant apparaître entre des bits 1 consécutifs est soit 0, soit 1. Dans le codage MFM, il y a au moins un bit 0 entre des bits adjacents (il n'y a jamais deux bits 1 adjacents), et le nombre maximum de 0 dans une rangée est trois. Par conséquent, FM est un code RLL (0,1), tandis que MFM est un code (1,3).
Une "marque de synchronisation" spéciale est utilisée pour permettre au contrôleur de disque de savoir où les données commencent. Cette marque de synchronisation doit suivre le code RLL pour que le pilote la reconnaisse, mais elle ne suit pas les règles FM et MFM pour les bits d'horloge. De cette façon, cela ne se produira jamais à aucune position de bit dans aucun flux de données codées. Le modèle binaire de synchronisation le plus court possible, qui suit les règles de codage RLL(1,3) mais ne peut pas être produit par le codage MFM normal, est 100010010001 . En fait, la marque de synchronisation couramment utilisée dans le codage MFM commence par ces douze bits ; on l'appelle « A1 sync », puisque les bits de données commencent à la valeur hexadécimale A1 (10100001), mais le cinquième bit d'horloge est différent du codage normal de l'octet A1.
Données : 1 0 1 0 0 0 0 1
Horloge : 0 0 0 1 1 1 0
Codage : 1 0 0 0 1 0 0 1 0 1 0 1 0 0 1
Horloge de synchronisation : 0 0 0 1 0 1 0
Marque de synchronisation : 100010010 0 01001
^ bit d'horloge manquant
MMFM
MMFM ( Modified Modified Frequency Modulation , ou encore Double Modified Frequency Modulation ), également abrégé M²FM , ou M2FM , est similaire à MFM, mais supprime des bits d'horloge supplémentaires, ce qui entraîne une longueur d'exécution maximale plus longue (un RLL(1,4) code). En particulier, une impulsion d'horloge n'est insérée entre une paire de bits 0 adjacents que si le premier bit de la paire n'avait pas d'impulsion d'horloge insérée avant lui. [ 5 ] Dans l'exemple suivant, les bits d'horloge qui auraient été présents dans MFM sont indiqués en gras :
Données : 1 1 0 1 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1 Horloge : 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 1 0 1 0 0 1 0 1 0 0 Codage : 010100010010010010 0 0010010 0 010010010 0 010 0 001
Dans ce système, les marques de synchronisation sont créées en insérant des impulsions d'horloge supplémentaires entre des bits 0 adjacents (suivant la règle MFM) où elles seraient normalement ignorées. En particulier, le modèle de bits de données "100001" a une impulsion d'horloge insérée au milieu, où il serait normalement sauté :
Données : 1 0 0 0 0 1 Normale : 0 1 0 1 0 Synchronisation : 0 1 1 1 0
Voir aussi
Références
- ↑ Kees Schouhamer Immink (décembre 1990). "Séquences à longueur limitée" . Actes de l'IEEE 78 (11): 1745-1759. doi : 10.1109/5.63306 . « Une description détaillée est fournie des propriétés limitantes des séquences limitées en longueur d'exécution. »
- ↑ Hoagland, Al (1963). Enregistrement magnétique numérique . John Wiley et fils. p. 127. "La prochaine technique de codage binaire à décrire est connue sous le nom de méthode de modulation de phase, méthode de modulation de fréquence... et quelques autres termes plus fréquemment utilisés. »
- ↑ Hecht, M. ; Guida, A. (juillet 1969). "Modulation de retard" . Actes de l'IEEE (IEEE) 57 (7): 1314-1316. doi : 10.1109/PROC.1969.7249 .
- ↑ US Pat. #3 108 261
- ↑ Intel Corporation (1977). Manuel de référence matériel du contrôleur de disquette double densité SBC 202 . pp. 4-26. Archivé de l'original le 18 juin 2017.
Lectures complémentaires
- Savard, John JG (2018). "Enregistrement sur bande magnétique numérique" . quadibloc . Archivé de l'original le 2 juillet 2018 . Consulté le 16 juillet 2018 .
Liens externes
- Johnson, Herbert R. (6 juillet 2016). "Format de disquette M2FM ou MMFM" . Archivé de l'original le 18 juin 2017 . Consulté le 19 juin 2017 .
- Le guide PC Modulation de fréquence
- Cet ouvrage contient une traduction dérivée de " Modified Frequency Modulation " de Wikipédia en anglais, publiée par ses éditeurs sous la licence de documentation gratuite GNU et la licence Creative Commons Attribution-ShareAlike 3.0 Unported .
