Modulación de frecuencia modificada - Modified frequency modulation
La modulación de frecuencia modificada ( MFM ) es un código de línea de longitud de ejecución limitada (RLL) que se utiliza para codificar datos en la mayoría de los disquetes . Se introdujo por primera vez en unidades de disco duro en 1970 con IBM 3330 y luego en unidades de disquete comenzando con IBM 53FD en 1976.
MFM es una modificación del código de modulación de frecuencia (FM) original. Debido al espaciado mínimo entre las transiciones de flujo que es una propiedad del diseño del disco, cabezal y canal, MFM, que garantiza como máximo una transición de flujo por bit de datos, se puede escribir con una densidad más alta que FM, que puede requerir dos transiciones por dato. poco.
MFM se utiliza con una velocidad de datos de 250 a 500 kbit / s (500 a 1000 kbit / s codificados) en el estándar de la industria 5+1 ⁄ 4 pulgadas y 3+Disquetes de 1 ⁄ 2 pulgadas ordinarios y de alta densidad. MFM también se utilizó en los primerosdiseños de discos duros , antes de la llegada de tipos más eficientes de códigos RLL. Fuera de las aplicaciones de nicho, la codificación MFM es obsoleta en la grabación magnética.
Modulación de frecuencia
El método de codificación digital de modulación de frecuencia (FM), tal como se utiliza en el contexto del almacenamiento magnético, tiene una variedad de otros nombres, incluida la codificación de retardo y la codificación diferencial de Manchester .
La modulación de frecuencia es la codificación de datos binarios para formar una señal de dos niveles donde (a) un "0" no provoca ningún cambio en el nivel de la señal a menos que sea seguido por otro "0", en cuyo caso se produce una transición al otro nivel en el final del primer período de bits ; y (b) un "1" provoca una transición de un nivel al otro en la mitad del período de bits.
La codificación FM se utiliza principalmente para codificar señales porque el espectro de frecuencia de la señal codificada contiene menos energía de baja frecuencia que una señal convencional sin retorno a cero (NRZ) y menos energía de alta frecuencia que una señal bifásica.
La codificación FM es una codificación que utiliza solo la mitad del ancho de banda para la codificación bifásica, pero presenta todas las ventajas de la codificación bifásica: Para reescribir: se garantiza que tendrá transiciones cada dos bits, lo que significa que los sistemas de decodificación pueden ajustar su reloj / umbral de CC de forma continua . Un inconveniente es que carece de fácil lectura humana (por ejemplo, en un osciloscopio).
La codificación FM también se conoce como codificación Miller en honor a Armin Miller, su inventor.
Codificación MFM
Como es estándar cuando se habla de esquemas de codificación de disco duro, las codificaciones FM y MFM producen un flujo de bits que se codifica en NRZI cuando se escribe en el disco. Un bit de 1 representa una transición magnética y un bit de 0 sin transición. La codificación de datos debe equilibrar dos factores:
- existen límites en el número mínimo y máximo de 0 bits que el hardware puede detectar entre 1 bits consecutivos, y la codificación no debe exceder este límite;
- hay límites en el número máximo de 1 bits que el hardware puede detectar en un período de tiempo determinado. Si un disco está codificado con un número mayor (promedio) de transiciones magnéticas por bit, los bits tendrán que ser "más anchos" y habrá menos sectores en cada pista;
También se puede pensar que las codificaciones FM y MFM tienen bits de datos separados por bits de reloj, pero con diferentes reglas para codificar los bits. Aún así, ambos formatos codifican cada bit de datos como dos bits en el disco (debido a los delimitadores que se requieren al principio y al final de una secuencia, la densidad real es ligeramente menor).
La regla de codificación básica para FM es que todos los bits de reloj son 1: los ceros se codifican como 10, los unos se codifican como 11. El número de transiciones magnéticas por bit es en promedio 1,5 (50% × 1 + 50% × 2).
La regla de codificación básica para MFM es que (x, y, z, ...) codifica en (x, x NOR y, y, y NOR z, z, z NOR ...). Un cero se codifica como 10 si está precedido por un cero, y 00 si está precedido por un uno (cada uno de estos casos ocurre el 25% del tiempo); uno siempre se codifica como 01 (lo que ocurre el 50% de las veces); por lo tanto, el número de transiciones magnéticas es en promedio 0,75 (25% 10 = sí + 25% 00 = no + 50% 01 = sí).
| Datos | ... 0 0 ... | ... 0 1 ... | ... 1 0 ... | ... 1 1 ... |
|---|---|---|---|---|
| Bits de reloj MFM | ...? 1? ... | ...? 0 0 ... | ... 0 0? ... | ... 0 0 0 ... |
| Codificación MFM | ...? 0 1 0 ? ... | ...? 0 0 1 0 ... | ... 0 1 0 0 ? ... | ... 0 1 0 1 0 ... |
Tenga en cuenta que los bits de reloj circundantes a veces se conocen, pero a veces requieren conocimiento de los bits de datos adyacentes. Un ejemplo más extenso:
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...
(Los bits en negrita son los bits de datos, los otros son los bits del reloj).
En la codificación FM, el número de bits 0 que pueden aparecer entre 1 bits consecutivos es 0 o 1. En la codificación MFM hay un mínimo de 1 bit cero entre los adyacentes (nunca hay dos bits uno adyacentes), y el el número máximo de ceros en una fila es 3. Por lo tanto, FM es un código (0,1) RLL, mientras que MFM es un código (1,3).
Se utiliza una "marca de sincronización" especial para permitir que el controlador de disco averigüe dónde comienzan los datos. Esta marca de sincronización debe seguir el código RLL para que el controlador pueda reconocerla, pero no sigue las reglas de FM y MFM para bits de reloj. De esta manera, nunca ocurrirá en ninguna posición de bit en ningún flujo de datos codificados. El patrón de bits de sincronización más corto posible, que sigue las reglas de codificación (1,3) RLL pero no puede producirse mediante la codificación MFM normal, es 100010010001 . De hecho, la marca de sincronización que se usa comúnmente en la codificación MFM comienza con estos doce bits; se denomina “sincronización A1” ya que los bits de datos forman el comienzo del valor hexadecimal A1 (10100001), pero el quinto bit de reloj es diferente de la codificación normal del byte A1.
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 , (Modulación de frecuencia modificada modificada), también abreviado M²FM , o M2FM , es similar a MFM, pero suprime bits de reloj adicionales, produciendo una longitud máxima de ejecución más larga (un código (1,4) RLL). En particular, un pulso de reloj solo se inserta entre un par de bits 0 adyacentes si el primer bit del par no tenía un pulso de reloj insertado antes. En el siguiente ejemplo, los bits de reloj que habrían estado presentes en MFM se indican en negrita:
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
En este sistema, las marcas de sincronización se realizan insertando pulsos de reloj adicionales entre los bits cero adyacentes (siguiendo la regla MFM) donde normalmente se omitirían. En particular, el patrón de bits de datos "100001" tiene un pulso de reloj insertado en el medio, donde normalmente se omitiría:
Data: 1 0 0 0 0 1 Normal: 0 1 0 1 0 Sync: 0 1 1 1 0
Ver también
Referencias
Este artículo se basa en material extraído del Diccionario de Computación en línea gratuito antes del 1 de noviembre de 2008 e incorporado bajo los términos de "renovación de licencias" de la GFDL , versión 1.3 o posterior.
Este artículo incorpora material de dominio público del documento de la Administración de Servicios Generales : "Norma Federal 1037C" .
Otras lecturas
- Savard, John JG (2018) [2006]. "Grabación en cinta magnética digital" . quadibloc . Archivado desde el original el 2 de julio de 2018 . Consultado el 16 de julio de 2018 .
enlaces externos
- Johnson, Herbert R. (6 de julio de 2016). "Formato de disquete M2FM o MMFM" . Archivado desde el original el 18 de junio de 2017 . Consultado el 19 de junio de 2017 .
- Modulación de frecuencia de la guía de PC