Modulazione di frequenza modificata
Modified Frequency Modulation ( MFM ) è un codice Run - Length Limited ( RLL ) [ 1 ] utilizzato per codificare i dati sulla maggior parte dei floppy disk . È stato introdotto per la prima volta nei dischi rigidi nel 1970 con l' IBM 3330 e poi nei dischi floppy a partire dall'IBM 53FD nel 1976.
MFM è una modifica del codice FM originale. A causa dello spazio minimo tra le transizioni del flusso, che è una proprietà del design del disco, della testina e del canale, MFM garantisce al massimo una transizione del flusso per bit di dati, potendo così scrivere con una densità maggiore di FM, che potrebbe richiedere due transizioni per bit.
L'MFM viene utilizzato con una velocità dati di 250-500 kbit/s (500-1000 kbit/s codificati) su floppy disk standard e ad alta densità da 5 1/4 e 3 1/2 pollici. MFM è stato utilizzato anche nei primi progetti di dischi rigidi , prima dell'avvento di codici RLL più efficienti. Al di fuori delle applicazioni di nicchia, la codifica MFM è obsoleta nella registrazione magnetica.
Modulazione di frequenza
Il metodo di codifica digitale a modulazione di frequenza (FM), utilizzato nel contesto della memoria magnetica, ha una varietà di altri nomi, tra cui la codifica differenziale Manchester e la codifica del ritardo . [ 2 ]
La modulazione di frequenza è la codifica di dati binari per formare un segnale a due livelli in cui (a) uno "0" non provoca alcuna variazione del livello del segnale a meno che non sia seguito da un altro "0", nel qual caso una transizione all'altro livello alla fine del primo ciclo di bit ; e (b) un "1" provoca una transizione da un livello all'altro nel mezzo del ciclo di bit. [ 3 ]
La codifica FM viene utilizzata principalmente per codificare i segnali perché lo spettro di frequenza del segnale codificato contiene meno energia a bassa frequenza rispetto a un segnale convenzionale senza ritorno a zero (NRZ) e meno energia ad alta frequenza rispetto a un segnale bifasico.
La codifica FM è una codifica che utilizza solo metà della larghezza di banda della codifica bifase ma ha tutti i suoi vantaggi: Da riscrivere: sono garantite transizioni ogni due bit, il che significa che i sistemi di decodifica possono regolare continuamente la loro soglia di clock/DC . Uno svantaggio è che manca di facile leggibilità umana (ad esempio, su un oscilloscopio).
La codifica FM è anche nota come codifica Miller dal nome di Armin Miller, il suo inventore. [ 4 ]
Codifica MFM
Come è standard quando si parla di schemi di codifica del disco rigido, le codifiche FM e MFM producono un flusso di bit che è codificato NRZI quando viene scritto sul disco. Un bit di 1 rappresenta una transizione magnetica e un bit di 0 rappresenta nessuna transizione. La codifica dei dati deve bilanciare due fattori:
- Esistono limiti sul numero minimo e massimo di 0 bit che l'hardware può rilevare tra 1 bit consecutivi e la codifica non deve superare questo limite.
- Esistono limiti al numero massimo di 1 bit che l'hardware può rilevare in un determinato periodo di tempo. Se un disco è codificato con un numero maggiore (medio) di transizioni magnetiche per bit, i bit dovranno essere "più larghi" e ci saranno meno settori su ciascuna traccia.
Si può anche pensare che le codifiche FM e MFM abbiano bit di dati separati da bit di clock, ma con regole diverse per la codifica dei bit. Tuttavia, entrambi i formati codificano ogni bit di dati come due bit su disco (a causa dei delimitatori richiesti all'inizio e alla fine di un flusso, la densità effettiva è leggermente inferiore).
La regola di codifica di base per FM è che tutti i bit di clock sono 1: gli zeri sono codificati come 10 e uno come 11. Il numero di transizioni magnetiche per bit è in media di 1,5 (50% × 1 + 50% ×2).
La regola di codifica di base per MFM è che (x,y,z,...) codifica come (x,x NOR y,y,y NOR z,z,z NOR...). Uno zero è codificato come 10 se è preceduto da uno zero e come 00 se è preceduto da uno (ciascuno di questi casi si verifica il 25% delle volte); uno è sempre codificato come 01 (che si verifica il 50% delle volte); quindi il numero di transizioni magnetiche è in media 0,75 (25% 10 = si + 25% 00 = no + 50% 01 si).
| Fatto | ... 0 0 ... | ... 0 1 ... | ... 1 0 ... | ... 1 1 ... |
|---|---|---|---|---|
| Bit di clock MFM | ...? 1 ?... | ...? 0 0... | ...0 0 ?... | ...0 0 0... |
| Codifica MFM | ...? 0 1 0 ?... | ...? 0 0 1 0... | ...0 1 0 0 ?... | ...0 1 0 1 0... |
Si noti che i bit di clock circostanti a volte sono noti, ma a volte richiedono la conoscenza dei bit di dati circostanti. Un esempio più lungo:
Dati: 0 0 0 1 1 0 1 1 ... Codifica FM: 1 0 1 0 1 0 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1... Orologio MFM: ? 1 1 0 0 0 0 0 0... Codifica MFM:? 0 1 0 1 0 0 1 0 1 0 0 0 1 0 1 0...
(I bit in grassetto sono i bit di dati, gli altri sono i bit di clock.)
Nella codifica FM, il numero di 0 bit che possono apparire tra 1 bit consecutivi è 0 o 1. Nella codifica MFM c'è un minimo di uno 0 bit tra quelli adiacenti (non ci sono mai due bit 1 adiacenti) e il numero massimo di 0 di fila è tre. Pertanto, FM è un codice RLL (0,1), mentre MFM è un codice (1,3).
Uno speciale "segno di sincronizzazione" viene utilizzato per consentire al controller del disco di scoprire dove iniziano i dati. Questo contrassegno di temporizzazione deve seguire il codice RLL affinché il conducente lo riconosca, ma non segue le regole FM e MFM per i bit di clock. In questo modo non si verificherà mai in nessuna posizione di bit in alcun flusso di dati codificato. Il modello di bit di sincronizzazione più breve possibile, che segue le regole di codifica RLL(1,3) ma non può essere prodotto dalla normale codifica MFM, è 100010010001 . In effetti, il segno di sincronizzazione comunemente usato nella codifica MFM inizia con questi dodici bit; si chiama “A1 sync”, poiché i bit di dati iniziano con il valore esadecimale A1 (10100001), ma il quinto bit di clock è diverso dalla normale codifica del byte A1.
Dati: 1 0 1 0 0 0 0 1
Orologio: 0 0 0 1 1 1 0
Codifica: 1 0 0 0 1 0 0 1 0 1 0 1 0 0 1
Sync Clock: 0 0 0 1 0 1 0
Segno di sincronizzazione: 100010010 0 01001
^ bit di clock mancante
MMFM
MMFM ( Modified Modified Frequency Modulation , o anche Double Modified Frequency Modulation), abbreviato anche M²FM o M2FM , è simile a MFM, ma sopprime bit di clock aggiuntivi, risultando in una lunghezza massima di esecuzione più lunga. long (un RLL(1,4) codice). In particolare, un impulso di clock viene inserito tra una coppia di 0 bit adiacenti solo se il primo bit della coppia non ha un impulso di clock inserito prima di esso. [ 5 ] Nell'esempio seguente, i bit di clock che sarebbero stati presenti in MFM sono indicati in grassetto:
Dati: 1 1 0 1 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1 Orologio: 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 1 0 1 0 0 1 0 1 0 0 Codifica: 010100010010010010 0 0010010 0 010010010 0 010 0 001
In questo sistema, i contrassegni di temporizzazione vengono realizzati inserendo impulsi di clock aggiuntivi tra 0 bit adiacenti (seguendo la regola MFM) dove normalmente verrebbero saltati. In particolare, il modello di bit di dati "100001" ha un impulso di clock inserito al centro, dove normalmente verrebbe saltato:
Dati: 1 0 0 0 0 1 Normale: 0 1 0 1 0 Sincronizzazione: 0 1 1 1 0
Vedi anche
Riferimenti
- ^ Kees Schouhamer Immink (dicembre 1990). "Sequenze limitate alla durata" . Atti dell'IEEE 78 (11): 1745-1759. doi : 10.1109/5.63306 . «Viene fornita una descrizione dettagliata delle proprietà limitanti delle sequenze limitate di runlength. »
- ^ Hoagland, Al (1963). Registrazione magnetica digitale . John Wiley & Figli. p. 127. “La successiva tecnica di codifica binaria da descrivere è nota come metodo di modulazione di fase, metodo di modulazione di frequenza... e alcuni altri termini usati più frequentemente. »
- ^ Hecht, M.; Guida, A. (luglio 1969). «Modulazione del ritardo» . Atti dell'IEEE (IEEE) 57 (7): 1314-1316. doi : 10.1109/PROC.1969.7249 .
- ↑ Brevetto USA #3.108.261
- ^ Intel Corporation (1977). SBC 202 Manuale di riferimento hardware del controller per dischetti a doppia densità . pp. 4-26. Archiviato dall'originale il 18 giugno 2017.
Ulteriori letture
- Savard, John JG (2018). "Registrazione su nastro magnetico digitale" . quadriblocco . Archiviato dall'originale il 2 luglio 2018 . Estratto il 16 luglio 2018 .
Collegamenti esterni
- Johnson, Herbert R. (6 luglio 2016). "Formato dischetto M2FM o MMFM" . Archiviato dall'originale il 18 giugno 2017 . Estratto il 19 giugno 2017 .
- La modulazione di frequenza della guida del PC
- Quest'opera contiene una traduzione derivata di " Modulazione di frequenza modificata " da Wikipedia in inglese, rilasciata dai suoi editori sotto la GNU Free Documentation License e la Creative Commons Attribution-ShareAlike 3.0 Unported License .
