Методы кодирования информации

Головки дисковода могут реагировать только на изменения в магнитном состоянии среды. Т.о., каждый раз, когда головка дисковода походит над местом, в котором величина напряженности магнитного поля изменяется по направлению или величине, схемная часть получает сигнал, который она может однозначно выделить и произвести в ответ на него необходимые действия. Однако, если записать длинный участок, состоящий из магнитных нулей (или единиц), то прибор обнаружения данных не получит никаких сигналов об изменении состояния, и не сможет точно определить, сколько битов записано в этом поле. Поэтому, прежде чем записывать цифровые данные, их необходимо закодировать. Это означает, что вместо длительных неизмененных участков намагничивания на диске будут записываться постоянно меняющиеся сигналы, что позволит преодолеть ограничения, изначально присущие магнитным головкам.

Рисунок 6.2 Кодирование FM методом

Метод FM

В первых моделях накопителей на гибких магнитных дисках 5,25” информация записывалась с плотностью около 50 дорожек/дюйм и только на одной стороне диска. Использование при записи частотно-модулированных FM сигналов ограничивало общий объём диска (110кбайт).

Кодирование с применением FM сигналов принято называть кодированием с единичной плотностью. При записи с использованием этого метода в начале битовых элементов записываются биты синхронизации, а промежутках между ними – биты данных. Битовый элемент определяется как минимальный интервал времени между битами данных, получаемых при постоянной скорости вращения диска (300об/мин). В случае использования диска 5,25” каждый битовый элемент имеет длительность 8мкс; бит данных записывается в середине битового элемента, через 4 мкс после бита синхронизации.

Наличие бит синхронизации является главным недостатком этого метода, т.к. почти половина полезной ёмкости диска расходуется на запись служебной информации.

Метод MFM (модифицированной частотной модуляции)

Этот метод позволяет вдвое увеличить продольную плотность записи. Длительность битового элемента сокращается до 4мкс, а биты синхронизации записываются лишь в том случае, если в предшествующем и текущем битовых элементах не были записаны биты данных.

Рисунок 6.3. Кодирование MFM методом.

Метод М²FM (миллеровской модифицированной частотной модуляции).

Этот метод позволяет еще больше снизить минимально необходимое число изменения направления тока на единицу длины дорожки – в случае длинной последовательности нулей происходит всего одна смена направления тока на каждые два битовых элемента. Такое уменьшение числа импульсов затрудняет осуществление синхронизации и не приводит к значительному увеличению ёмкости диска или скорости передачи данных, поэтому метод М²FM в настоящее время не используется.

Метод RLL.

Одним из способов повышения информационной ёмкости диска является запись и считывание только информационных данных. Это достигается в методе записи с групповым кодированием RLL. Использование метода RLL позволяет увеличить ёмкость диска на 170 кбайт по сравнению с ёмкостью при записи методом MFM.

Метод RLL основан на следующем принципе: каждый байт поступающих данных делится на два полубайта, которые кодируются специальным пятиразрядным кодом, отличающимся тем, что каждое кодовое слово содержит по меньшей мере одну двоичную единицу. При считывании каждые две пятиразрядные кодовые группы декодируются и полученные полубайты объединяются в байты.

При использовании метода RLL скорость передачи данных возрастает с 250 до 380кбайт/с, а длительность битового элемента уменьшается до 2,6мкс. Кодированные этим способом данные могут записываться с большей продольной плотностью, чем при других методах кодирования. На каждой дорожке можно записать 7,6кбайт данных, а при использовании метода MFM – 6,25кбайт.

Все гибкие дисководы используют схему кодирования MFM. Изготовители жестких дисков используют различные модификации RLL кодирования. (2,7 RLL)