Zmodyfikowana modulacja częstotliwości
Modified Frequency Modulation ( MFM ) jest kodem Run -Length Limited ( RLL ) [ 1 ] używanym do kodowania danych na większości dyskietek . Po raz pierwszy wprowadzono go w dyskach twardych w 1970 roku wraz z IBM 3330 , a następnie w napędach dyskietek, począwszy od IBM 53FD w 1976 roku.
MFM to modyfikacja oryginalnego kodu FM. Ze względu na minimalną przestrzeń między przejściami strumieni, która jest właściwością konstrukcji dysku, głowicy i kanału, MFM gwarantuje co najwyżej jedno przejście strumienia na bit danych, dzięki czemu jest w stanie zapisać z większą gęstością niż FM, co może wymagać dwóch przejścia na bit.
MFM jest używany z szybkością przesyłania danych 250-500 kbit/s (kodowanie 500-1000 kbit/s) na popularnych standardowych i wysokiej gęstości dyskietkach 5 1/4 i 3 1/2 cala. MFM był również używany we wczesnych projektach dysków twardych , przed pojawieniem się bardziej wydajnych kodów RLL. Poza zastosowaniami niszowymi kodowanie MFM jest przestarzałe w zapisie magnetycznym.
Modulacja częstotliwości
Metoda kodowania cyfrowego z modulacją częstotliwości (FM), stosowana w kontekście pamięci magnetycznej, nosi wiele innych nazw, w tym kodowanie różnicowe Manchester i kodowanie opóźnień . [ 2 ]
Modulacja częstotliwości to kodowanie danych binarnych w celu utworzenia sygnału dwupoziomowego, w którym (a) „0” nie powoduje żadnej zmiany poziomu sygnału, chyba że następuje po nim kolejne „0”, w którym to przypadku przejście na inny poziom na końcu pierwszego cyklu bitowego ; oraz (b) „1” powoduje przejście z jednego poziomu na drugi w środku cyklu bitowego. [ 3 ]
Kodowanie FM jest używane głównie do kodowania sygnałów, ponieważ widmo częstotliwości zakodowanego sygnału zawiera mniej energii niskiej częstotliwości niż konwencjonalny sygnał bez powrotu do zera (NRZ) i mniej energii wysokiej częstotliwości niż sygnał dwufazowy.
Kodowanie FM to kodowanie, które wykorzystuje tylko połowę szerokości pasma kodowania dwufazowego, ale ma wszystkie swoje zalety: Do przepisania: gwarantowane są przejścia co dwa bity, co oznacza, że systemy dekodujące mogą w sposób ciągły dostosowywać swój próg zegara/DC . Jedną wadą jest brak łatwej czytelności dla człowieka (na przykład na oscyloskopie).
Kodowanie FM jest również znane jako kodowanie Miller po Arminie Millerze, jego wynalazcy. [ 4 ]
Kodowanie MFM
Standardowo, gdy mówimy o schematach kodowania dysku twardego, kodowanie FM i MFM wytwarza strumień bitów, który jest zakodowany w formacie NRZI podczas zapisywania na dysku. Bit 1 oznacza przejście magnetyczne, a bit 0 oznacza brak przejścia. Kodowanie danych musi równoważyć dwa czynniki:
- Istnieją ograniczenia dotyczące minimalnej i maksymalnej liczby bitów 0, które sprzęt może wykryć między kolejnymi bitami 1-bitowymi, a kodowanie nie może przekraczać tego limitu.
- Istnieją ograniczenia dotyczące maksymalnej liczby 1-bitów, które sprzęt może wykryć w danym okresie czasu. Jeśli dysk jest zakodowany z większą (średnią) liczbą przejść magnetycznych na bit, bity będą musiały być „szersze” i na każdej ścieżce będzie mniej sektorów.
Kodowanie FM i MFM może być również traktowane jako zawierające bity danych oddzielone bitami zegara, ale z różnymi zasadami kodowania bitów. Mimo to oba formaty kodują każdy bit danych jako dwa bity na dysku (ze względu na ograniczniki wymagane na początku i na końcu strumienia rzeczywista gęstość jest nieco mniejsza).
Podstawową zasadą kodowania FM jest to, że wszystkie bity zegara to 1: zera są zakodowane jako 10, a jedynki jako 11. Liczba przejść magnetycznych na bit wynosi średnio 1,5 (50% × 1 + 50% × 2).
Podstawową zasadą kodowania dla MFM jest to, że (x,y,z,...) koduje jako (x,x NOR y,y,y NOR z,z,z NOR...). Zero jest kodowane jako 10, jeśli jest poprzedzone zerem i jako 00, jeśli jest poprzedzone jedynką (każdy z tych przypadków występuje w 25% przypadków); jeden jest zawsze zakodowany jako 01 (co występuje w 50% przypadków); dlatego liczba przejść magnetycznych wynosi średnio 0,75 (25% 10 = tak + 25% 00 = nie + 50% 01 tak).
| Fakt | ... 0 0 ... | ... 0 1 ... | ... 1 0 ... | ... 1 1 ... |
|---|---|---|---|---|
| Bity zegara MFM | ...? 1?... | ...? 0 0... | ...0 0?... | ...0 0 0... |
| Kodowanie MFM | ...? 0 1 0 ?... | ...? 0 0 1 0... | ...0 1 0 0 ?... | ...0 1 0 1 0... |
Zauważ, że otaczające bity zegara są czasami znane, ale czasami wymaga znajomości otaczających bitów danych. Dłuższy przykład:
Dane: 0 0 0 1 1 0 1 1 ... Kodowanie FM: 1 0 1 0 1 0 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1... Zegar MFM: ? 1 1 0 0 0 0 0 0... Kodowanie MFM:? 0 1 0 1 0 0 1 0 1 0 0 0 1 0 1 0...
(Bity pogrubione to bity danych, pozostałe to bity zegara).
W kodowaniu FM liczba bitów 0, które mogą pojawić się między kolejnymi 1 bitami, wynosi 0 lub 1. W kodowaniu MFM pomiędzy sąsiednimi bitami jest co najmniej jeden bit 0 (nigdy nie ma dwóch sąsiadujących bitów 1), a maksymalna liczba z 0 z rzędu to trzy. Dlatego FM jest kodem RLL (0,1), podczas gdy MFM jest kodem (1,3).
Używany jest specjalny „znacznik synchronizacji”, który pozwala kontrolerowi dysku dowiedzieć się, gdzie zaczynają się dane. Ten znacznik czasu musi być zgodny z kodem RLL, aby sterownik mógł go rozpoznać, ale nie jest zgodny z zasadami FM i MFM dla bitów zegara. W ten sposób nigdy nie wystąpi na żadnej pozycji bitowej w żadnym zakodowanym strumieniu danych. Najkrótszy możliwy wzór bitów synchronizacji, który jest zgodny z regułami kodowania RLL(1,3), ale nie może być wytworzony przez normalne kodowanie MFM, to 100010010001 . W rzeczywistości znak synchronizacji powszechnie używany w kodowaniu MFM zaczyna się od tych dwunastu bitów; nazywa się to „synchronizacją A1”, ponieważ bity danych zaczynają się od wartości szesnastkowej A1 (10100001), ale piąty bit zegara różni się od normalnego kodowania bajtu A1.
Dane: 1 0 1 0 0 0 0 1
Zegar: 0 0 0 1 1 1 0
Kodowanie: 1 0 0 0 1 0 0 1 0 1 0 1 0 0 1
Zegar synchronizacji: 0 0 0 1 0 1 0
Znak synchronizacji: 100010010 0 01001
^ brakujący bit zegara
MMFM
MMFM ( zmodyfikowana modulacja częstotliwości lub podwójnie zmodyfikowana modulacja częstotliwości), również w skrócie M²FM lub M2FM , jest podobny do MFM, ale tłumi dodatkowe bity zegara, co skutkuje dłuższą maksymalną długością wykonania. kod). W szczególności impuls zegarowy jest wstawiany między parę sąsiednich bitów zerowych tylko wtedy, gdy pierwszy bit pary nie zawierał impulsu zegarowego przed nim. [ 5 ] W poniższym przykładzie bity zegara, które byłyby obecne w MFM, są pogrubione:
Dane: 1 1 0 1 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1 Zegar: 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 1 0 1 0 0 1 0 1 0 0 Kodowanie: 010100010010010010 0 0010010 0 010010010 0 010 0 001
W tym systemie znaczniki czasowe są tworzone przez wstawienie dodatkowych impulsów zegarowych między sąsiednie bity 0 (zgodnie z regułą MFM), gdzie normalnie byłyby pomijane. W szczególności, wzór bitów danych „100001” ma w środku wstawiony impuls zegarowy, gdzie normalnie byłby pomijany:
Dane: 1 0 0 0 0 1 Normalny: 0 1 0 1 0 Synchronizacja: 0 1 1 1 0
Zobacz także
- Nagrywanie kodowane grupowo (GCR)
Referencje
- ↑ Kees Schouhamer Immink (grudzień 1990). „Sekwencje o ograniczonej długości działania” . Procedury IEEE 78 (11): 1745-1759. doi : 10.1109/5.63306 . — Dostarczono szczegółowy opis ograniczających właściwości sekwencji o ograniczonej długości przebiegu. »
- ↑ Hoagland, Al (1963). Cyfrowy zapis magnetyczny . John Wiley & Synowie. p. 127. „Następna technika kodowania binarnego, którą należy opisać, jest znana jako metoda modulacji fazy, metoda modulacji częstotliwości… i kilka innych częściej używanych terminów. »
- ↑ Hecht, M.; Guida, A. (lipiec 1969). «Modulacja opóźnienia» . Postępowanie IEEE (IEEE) 57 (7): 1314-1316. doi : 10.1109/PROC.1969.7249 .
- ↑ Pat. #3108261
- ↑ Intel Corporation (1977). Instrukcja obsługi sprzętu kontrolera dyskietek o podwójnej gęstości SBC 202 . s. 4-26. Zarchiwizowane z oryginału 18 czerwca 2017 r.
Dalsze czytanie
- Savard, John JG (2018). „Nagrywanie na cyfrowej taśmie magnetycznej” . quadibloc . Zarchiwizowane od oryginału 2 lipca 2018 r . Źródło 16 lipca 2018 .
Linki zewnętrzne
- Johnson, Herbert R. (6 lipca 2016). "Format dyskietki M2FM lub MMFM" . Zarchiwizowane z oryginału 18 czerwca 2017 r . Źródło 19 czerwca 2017 .
- Modulacja częstotliwości przewodnika PC
- Ta praca zawiera pochodne tłumaczenie „ Modified Frequency Modulation ” z angielskiej Wikipedii, wydane przez jej wydawców na licencji GNU Free Documentation License oraz Creative Commons Attribution-ShareAlike 3.0 Unported License .
