Data Encoding Schemes
Magnetische opslag is in wezen een analoge medium. De gegevens op een pc slaat het echter is digitale informationthat is, 1s en 0s. Wanneer het station digitale informatie stuurt naar een magnetische opname hoofd, het hoofd creëert magnetische domeinen op het opslagmedium met specifieke polariteit die overeenkomen met de positieve en negatieve spanningen aan het station van toepassing is op het hoofd. De flux omkeringen vormen de grenzen tussen de gebieden van positieve en negatieve polariteit dat de drive controller gebruikt om de digitale gegevens op de analoge medium te coderen. Tijdens een operatie te lezen, elke flux omkering van de drive herkent genereert een positieve of negatieve impuls die het apparaat gebruikt om de oorspronkelijke binaire data te reconstrueren. Om de plaatsing van de flux overgangen te optimaliseren tijdens de magnetische opslag, het station passeert de ruwe digitale ingang van gegevens via een apparaat heet een encoder / decoder (endec), die de ruwe binaire informatie wordt omgezet in een golfvorm ontworpen om optimaal plaats de flux overgangen (peulvruchten) op de media. Tijdens een operatie te lezen, de endec keert het proces en decodeert de pols trein terug in de oorspronkelijke binaire data. In de loop der jaren hebben verschillende regelingen voor het coderen van gegevens op deze wijze zijn ontwikkeld, sommige zijn beter of efficiënter dan andere, die zie je later in deze sectie. Andere beschrijvingen van de gegevens codering proces zou veel eenvoudiger zijn, maar het weglaten van de feiten dat een aantal van de kwesties in verband met de harde schijf betrouwbaarheid zo criticalnamely, timing. Ingenieurs en ontwerpers zijn constant druk op de envelop om dingen meer en meer stukjes informatie in de beperkte hoeveelheid magnetische flux omkeringen per inch. Wat ze hebben bedacht, in wezen is een ontwerp waarin de stukjes informatie zijn niet alleen gedecodeerd van de aanwezigheid of afwezigheid van flux omkeringen, maar uit de timing tussen hen. Hoe nauwkeuriger kunnen ze de tijd omkeringen, hoe meer informatie die kan worden gecodeerd (en vervolgens gedecodeerd) van die timing informatie. In elke vorm van binaire signalering, het gebruik van timing is belangrijk. Bij de interpretatie van een lees-of schrijf golfvorm, de timing van elke spanning overgang evenement is van cruciaal belang. Timing is wat definieert een bepaalde bit of overgang cellthat is, de tijd raam waarbinnen de drive is ofwel schrijven of lezen van een overgang. Als de timing is uitgeschakeld, wordt een bepaalde spanning overgang zou kunnen worden herkend op het verkeerde moment als in een andere cel, die de omzetting of codering af te werpen, wat resulteert in bits wordt gemist, toegevoegd, of verkeerd uitgelegd. Om ervoor te zorgen dat de timing precies is, de verzendende en ontvangende apparaten moeten in perfecte synchronisatie. Bijvoorbeeld, als het opnemen van een 0 wordt gedaan door geen overgang op de schijf voor een bepaalde periode of cel, stel je de opname tien 0 bits in een rowyou zou een lange periode van tien perioden of cellen zonder overgangen. Stel nu dat de klok op de encoder was iets uit de tijd tijdens het lezen van gegevens ten opzichte van toen het oorspronkelijk werd geschreven. Als het snel waren, zou de encoder denken dat tijdens deze lange strook van 10 cellen zonder overgangen, had slechts 9 cellen werkelijk verstreken. Of als het langzaam was, zou men denken dat 11 cellen, in plaats daarvan was verstreken. In beide gevallen zou dit resulteren in een leesfout, wat betekent dat de bits die oorspronkelijk werden geschreven zou niet worden gelezen als hetzelfde. Om te voorkomen dat de timing fouten in station codering / decodering, is een perfecte synchronisatie nodig is tussen het lezen en schrijven processen. Deze synchronisatie vaak wordt bereikt door toevoeging van een aparte timing signaal, riep een klok signaal, om de overdracht tussen de twee apparaten. De klok en data signalen kunnen ook worden gecombineerd en doorgegeven als een signaal. De meeste magnetische data-codering regelingen gebruik van dit soort combinatie van de klok en data signalen. Het toevoegen van een klok signaal naar de gegevens zorgt ervoor dat de apparaten communiceren nauwkeurig kan de individuele bits cellen interpreteren. Elke bit cel wordt begrensd door twee andere cellen met de klok overgangen. Door het verzenden van informatie klok samen met de gegevens, de klokken blijven synchroniseren, zelfs als het medium bevat een lange reeks van identieke 0 bits. Helaas, de overgang cellen die alleen voor timing nemen ruimte op het medium dat anders zou kunnen worden gebruikt voor gegevens. Omdat het aantal overgangen flux een schijf kunt opnemen in een bepaalde ruimte op een bepaald medium wordt beperkt door de fysieke aard of de dichtheid van het medium en het hoofd technologie, hebben rijden ingenieurs ontwikkeld op verschillende manieren van coderen de gegevens met behulp van een minimum aantal flux omkeringen (rekening houdend met het feit dat sommige flux omkeringen uitsluitend gebruikt voor klokken zijn vereist). Signaal-codering kan het systeem het maximale gebruik van een bepaald station hardware technologie. Hoewel diverse codering regelingen zijn, slechts een paar zijn populair vandaag geprobeerd. In de loop der jaren zijn deze drie basistypen zijn het meest populair:
FM Encoding Een van de oudste technieken voor het coderen van gegevens voor magnetische opslagmedia heet frequentiemodulatie codering. Deze codering schemesometimes genaamd Single-Density encodingwas gebruikt in de vroegste diskettestations in de PC-systemen. De oorspronkelijke Osborne draagbare computer, bijvoorbeeld, gebruikte deze Single-Density floppy disk drives, die opgeslagen ongeveer 80KB van gegevens op een enkele schijf. Hoewel het populair was tot in de late jaren 1970, FM-codering wordt niet meer gebruikt. MFM EncodingModified Frequency Modulation codering is bedacht om het aantal omkeringen flux gebruikt in de oorspronkelijke FM coderingsschema verminderen en dus om meer gegevens pack op de schijf. MFM codering minimaliseert het gebruik van de klok overgangen, waardoor meer ruimte voor de gegevens. Het registreert klok overgangen alleen wanneer een 0-bit opgeslagen wordt voorafgegaan door een 0-bit en in alle andere gevallen, een klok overgang niet vereist. Omdat MFM het gebruik van de klok overgangen minimaliseert, kan hij het dubbele van de klokfrequentie gebruikt door FM-codering, waardoor het twee keer zo veel slaan data bits in hetzelfde nummer van flux overgangen. Omdat MFM codering schrijft twee keer zoveel data bits met behulp van de flux hetzelfde aantal omkeringen als FM, is de kloksnelheid van de gegevens verdubbeld en de drive daadwerkelijk ziet hetzelfde aantal van de totale flux omkeringen als bij FM. Dit betekent een schijf met behulp van MFM codering leest en schrijft de gegevens op twee keer de snelheid van FM, het station ook al ziet de flux omkeringen aankomen op dezelfde frequentie als in FM. Want het is twee keer zo efficiënt als FM-codering, MFM codering is ook de naam Double-Density opname. MFM wordt gebruikt in vrijwel alle PC diskettestations vandaag en werd gebruikt in bijna alle PC-harde schijven voor een aantal jaren. Vandaag nagenoeg alle harde schijven gebruik van varianten van RLL codering, die nog grotere efficiëntie dan MFM biedt.
RLL coderingToday's meest populaire coderingsschema voor harde schijven, de zogenaamde Run Length Limited, verpakkingen tot tweemaal de informatie over een bepaalde schijf dan MFM doet en drie keer zoveel informatie als FM. In RLL codering, de aandrijving combineert groepen van bits in een eenheid voor het genereren van specifieke patronen van flux omkeringen. Door het combineren van de klok en data signalen in deze patronen kan de kloksnelheid verder worden verhoogd met behoud van dezelfde fundamentele afstand tussen de flux overgangen op het opslagmedium. IBM uitgevonden RLL codering en voor het eerst gebruikt de methode in veel van haar stations mainframe schijf. Tijdens de late jaren 1980, de harde schijf van PC-industrie begon met behulp RLL codering van regelingen om de opslagcapaciteit van PC verhogen harde schijven. Vandaag, bijna elke drive op de markt maakt gebruik van een vorm van RLL codering. In plaats van een enkele bit codering, RLL codeert meestal een groep van data bits tegelijk. De term Run Length Limited is afgeleid van de twee belangrijkste specificaties van deze codes, die het minimum aantal (de aanloop lengte) en maximum aantal (de aanloop grens) van de overgang tussen twee cellen mogen de werkelijke flux overgangen. Verschillende varianten van de regeling worden bereikt door het veranderen van de lengte en de limiet parameters, maar slechts twee hebben geen echte populariteit: RLL 2,7 en RLL 1,7 bereikt. U kunt zelfs uiten FM en MFM codering als een vorm van RLL. FM kan worden genoemd RLL 0,1 omdat zo weinig als nul en zo veel als een overgang cellen apart flux twee overgangen. MFM kan worden genoemd RLL 1,3 omdat zo weinig als een en zo veel als drie aparte cellen overgang twee flux overgangen. (Hoewel deze codes kan worden uitgedrukt als variaties van RLL vorm, is het niet gebruikelijk om dat te doen.) RLL 2,7 was aanvankelijk de meest populaire RLL variatie omdat het biedt een hoge dichtheid verhouding met een overgang detectie venster dat is hetzelfde relatieve grootte als die in MFM. Deze methode biedt een hoge dichtheid en de opslag vrij goede betrouwbaarheid. In zeer hoge capaciteit schijven, heeft echter RLL 2,7 niet blijken te zijn betrouwbaar genoeg. De meeste van de hoogste capaciteit van de huidige stations gebruiken RLL 1,7 codering, die een dichtheid verhouding biedt 1,27 maal die van MFM en een grotere overgang detectie venster opzichte van MFM. Vanwege de grotere relatieve timing raam of celgrootte waarbinnen een overgang kan worden gedetecteerd, RLL 1,7 is een meer vergevingsgezind en betrouwbaarder code, die is van belang bij media en technologie zijn hoofd geduwd om hun grenzen. Nog een weinig gebruikte RLL variatie genoemd RLL 3,9 soms ook wel Advanced RLL (ARLL) maakt het mogelijk een nog hogere dichtheid verhouding dan RLL 2,7. Helaas, de betrouwbaarheid te sterk geleden onder de RLL 3,9 regeling; de methode die werd gebruikt door slechts een paar inmiddels achterhaald controllers en heeft alle verdwenen. Begrijpen hoe RLL codes werk moeilijk is zonder te kijken naar een voorbeeld. Binnen een RLL variatie, zoals RLL 2,7 of 1,7, kunt u bouwen veel flux overgang codering tabellen aan hoe bepaalde groepen tonen bits worden gecodeerd in flux overgangen. In de conversie tabel, specifieke groepen van gegevens die zijn 2, 3 en 4 bits lang zijn vertaald in strings van flux overgangen 4, 6 en 8 overgang cellen lang, respectievelijk. De geselecteerde overgangen voor een bepaalde bit reeks zijn ontworpen om ervoor te zorgen dat flux overgangen niet te dicht doen samen voorkomen of te ver uit elkaar.
Beperking van hoe dicht twee flux overgangen kan worden is nodig omdat de vaste resolutie mogelijkheden van het hoofd en opslagmedium. Beperking van hoe ver uit elkaar twee flux overgangen kan worden zorgt ervoor dat de klokken in de apparaten blijven in sync. Je zou kunnen denken dat codeert voor een byte waarde, zoals 00000001b onmogelijk zou zijn omdat er geen combinaties van groepen data bit deze byte passen. Codering dit type byte is geen probleem, maar omdat de controller niet zendt de afzonderlijke bytes in plaats daarvan, de controller stuurt hele sectoren, zoals het maken van een byte codering mogelijk door, waaronder een aantal van de bits in de volgende byte. Het enige echte probleem doet zich voor in de laatste byte van een sector als extra bits nodig zijn om de laatste groep volgorde te voltooien. In deze gevallen is de endec in de controller voegt overtollige bits aan het einde van de laatste byte. Deze overtollige bits worden vervolgens afgebroken tijdens een leest dus de controller altijd decodeert de laatste byte correct. een artikel ingediend door de heer William Snyder
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||