Magnetische Ablage ist im Wesentlichen ein analoges Mittel. Die Daten, die ein PC auf ihr speichert, ist jedoch digitales informationthat ist, 1s und 0s. Wenn der Antrieb numerische Information zu einem magnetischen Schreibkopf schickt, verursacht der Kopf magnetische Gebiete auf dem Speichermedium mit den spezifischen Polaritäten, die dem positiven entsprechen und negative Spannungen, die der Antrieb auf den Kopf zutrifft. Die Flußumlenkungen bilden die Grenzen zwischen den Bereichen der positiven und negativen Polarität, denen der Antrieb Steuerpult verwendet, die digitalen Daten auf das analoge Mittel zu kodieren. Während eines Lesevorganges erzeugt jede Flußumlenkung, die der Antrieb ermittelt, einen positiven oder negativen Impuls, dem die Vorrichtung verwendet, die ursprünglichen binären Daten wieder aufzubauen.
Um die Plazierung der Flußübergänge während der magnetischen Ablage zu optimieren, übermittelt der Antrieb die rohen digitalen Eingang Daten durch eine Vorrichtung, die ein encoder/decoder (endec) genannt wird, das die rohen binären Informationen in eine Wellenform umwandelt, die entworfen ist um die Flußübergänge (Impulse) auf die Mittel optimal zu setzen. Während eines Lesevorganges hebt das endec den Prozeß auf und decodiert die Impulsfolge zurück in die ursprünglichen binären Daten. Über den Jahren sind einige Entwürfe für kodierendaten in dieser Weise entwickelt worden; einige sind besser oder leistungsfähiger als andere, die Sie später in diesen Abschnitt sehen.
Andere Beschreibungen des kodierenprozesses der Daten konnten viel einfacher sein, aber sie lassen die Tatsachen, die einiges von den Ausgaben bilden so, die criticalnamely auf Festplattenlaufwerkzuverlässigkeit bezogen werden aus und setzen Zeit fest. Ingenieure und Entwerfer drücken ständig den Umschlag, um immer mehr Spitzen der Informationen in die begrenzte Quantität der magnetischen Flußumlenkungen pro Zoll anzufüllen. Was sie oben mit im Wesentlichen gekommen haben ist ein Design, in dem die Spitzen der Informationen nicht nur vom Vorhandensein oder vom Fehlen Flußumlenkungen decodiert werden, aber vom TIMING zwischen ihnen. Genauer sie Zeit Umlenkungen, mehr Informationen festsetzen können können), von diesen TIMING-Informationen kodiert werden (und nachher decodiert werden.
In jeder möglicher Form des binären Signalisierens, ist der Gebrauch von TIMING bedeutend. Wenn Sie gelesen deuten, oder schreiben Sie Wellenform, das TIMING jedes Spannung Übergang Falls ist kritisch. TIMING ist, was eine bestimmte Spitze definiert, oder Übergang cellthat ist, innerhalb dessen das Zeitfenster der Antrieb entweder Schreiben oder Messwert ein Übergang ist. Wenn das TIMING aus ist, konnte resultiert ein gegebener Spannung Übergang zur falschen Zeit als, seiend in einer anderen Zelle, die erkannt werden die Umwandlung oder weg kodieren werfen würde, und das in den vermissenden, addierten, oder fehlinterpretierten Spitzen. Sichergehen sollen, daß das TIMING ist exakt, müssen die übertragenden und empfangenden Vorrichtungen in der vollkommenen Synchrounisierung. Z.B. wenn das Notieren 0 getan wird, indem man keinen Übergang auf die Scheibe für einen gegebenen Zeitabschnitt oder eine Zelle setzt, stellen Sie vor sich, daß 10 Bits 0 in einem rowyou notierend, eine lange Periode von 10 Zeitabschnitten oder Zellen ohne Übergänge haben würde.
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Stellen Sie vor sich, nun da der Taktgeber auf dem Kodierer etwas weg von der Zeit während Lesedaten verglichen mit war, als es ursprünglich geschrieben wurde. Wenn es schnell war, konnte der Kodierer den während dieser langen Ausdehnung von 10 Zellen ohne Übergänge denken, nur 9 Zellen wirklich abgelaufen waren. Oder wenn es langsam war, konnte sie denken, daß 11 Zellen anstatt abgelaufen waren. In jedem Fall würde dieses einen Lesefehler ergeben und bedeuten würde, daß die Spitzen, die ursprünglich geschrieben wurden, nicht als seiend dieselben gelesen Sie seien. TIMING-Störungen im Antrieb encoding/decoding zu verhindern, ist vollkommene Synchrounisierung notwendig zwischen dem Messwert und den Schreiben Prozessen um Diese Synchrounisierung häufig wird vollendet, indem man ein unterschiedliches zeitliche Regelung Signal hinzufügt, genannt ein Taktgebersignal, dem Getriebe zwischen den zwei Vorrichtungen. Können Taktgeber und die Datensignale als einzelnes Signal auch kombiniert werden und übertragen werden. Die meisten kodierenentwürfe der magnetischen Daten benutzen diese Art der Kombination der Taktgeber- und Datensignale.
Das Hinzufügen eines Taktgebersignals den Daten stellt sicher, daß die in Verbindung stehenden Vorrichtungen die einzelnen Speicherplätze genau deuten können. Jeder Speicherplatz wird durch zwei andere Zellen gesprungen, welche die Taktgeberübergänge enthalten. Indem sie Taktgeberinformationen zusammen mit den Daten senden, bleiben die Taktgeber in Synchronisierung, selbst wenn das Mittel eine lange Zeichenkette identischer Bits 0 enthält. Leider nehmen die Übergang Zellen, die nur für TIMING benutzt werden, Raum auf dem Mittel auf, das für Daten anders verwendet werden könnte.
Weil die Zahl Flußübergängen, die ein Antrieb in einem gegebenen Raum auf einem bestimmten Mittel notieren kann, durch die körperliche Natur begrenzt wird, oder Dichte des Mittels und der Haupttechnologie, Antrieb Ingenieure verschiedene Weisen der Kodierung der Daten entwickelt haben, indem sie eine Mindestzahl der Flußumlenkungen verwendete (in Erwägung die Tatsache ziehend, daß einige Flußumlenkungen, die nur für das Abstoppen verwendet werden, angefordert werden). Signalkodierung ermöglicht dem System, den maximalen Gebrauch von einer gegebenen Antrieb Gerätetechnik zu bilden.
Obgleich verschieden, sind kodierenentwürfe versucht worden, nur einige heute populär sind. Über den Jahren sind diese drei grundlegenden Arten das populärste gewesen:
Frequenz-Modulation
Geänderte Frequenz-Modulation
Lassen Sie Die Begrenzte Länge Laufen
FM Kodierung
Eine der frühesten Techniken für die Kodierung von von Daten für magnetische Ablage wird Frequenz-Modulation kodierung genannt. Dieses nannten kodierenschemesometimes Einzeln-Single-Density encodingwas verwendet in frühesten Diskettenlaufwerk angebracht in PC Systeme. Der ursprüngliche Osborne tragbare Computer z.B. benutzte diese Einzeln-Dichte Diskettenlaufwerk, die über 80KB von Daten auf einem Endplatten speicherten. Obgleich er bis die späten siebziger Jahre populär war, wird FM kodierung nicht mehr verwendet.
Geänderte Frequenz-Modulation kodierung wurde geplant, um die Zahl den Flußumlenkungen zu verringern, die im ursprünglichen FM kodierenentwurf und folglich verwendet wurden um mehr Daten auf die Scheibe zu verpacken. MFM kodierung setzt den Gebrauch von Taktgeberübergängen herab und verläßt mehr Raum für die Daten. Sie notiert Taktgeberübergänge, nur wenn ein gespeichertes 0 Bit von anderem 0 Bit vorangegangen wird; in allen weiteren Fällen wird ein Taktgeberübergang nicht angefordert. Weil MFM den Gebrauch von Taktgeberübergängen herabsetzt, kann es die Taktfrequenz verdoppeln, die durch FM kodierung verwendet wird und ihr ermöglichen, da viele Informationsbits in der gleichen Zahl Flußübergängen zweimal zu speichern.
Weil MFM kodierung zweimal da viele Informationsbits schreibt, indem sie die gleiche Zahl Flußumlenkungen wie FM verwendet, wird die Taktgebergeschwindigkeit der Daten geverdoppelt und der Antrieb sieht wirklich die gleiche Zahl Gesamtflußumlenkungen wie mit FM. Dies heißt, daß ein Antrieb, der MFM kodierung verwendet, liest und schreibt Daten mit zweimal der Geschwindigkeit von FM, obwohl der Antrieb die Flußumlenkungen sieht, zu der gleichen Frequenz wie in FM zu kommen.
Weil es zweimal so leistungsfähig wie FM kodierung ist, ist MFM, das auch kodiert, Doppelt-Double-Density Aufnahme genannt worden. MFM wird in praktisch allen PC Diskettenlaufwerk heute verwendet und wurde in fast allen PC Festplatten für eine Anzahl von Jahren verwendet. Heute verwenden praktisch alle Festplatten Veränderungen der RLL kodierung, die sogar grössere Leistungsfähigkeit als MFM liefert.
| Informationsbit-Wert | Fluss-Kodierung |
|---|---|
| 1 | NT |
| 0 ging von 0 voran | Tn |
| 0 ging von 1 voran | NN |
| T = Flußübergang | |
| N = kein Flußübergang | |
Der heutige populärste kodierenentwurf für Festplatten, benannt die begrenzte Durchlauf-Länge, verpackt bis zweimal zu den Informationen über eine gegebene Scheibe, als MFM und dreimal so viele Informationen wie FM tut. In der RLL kodierung kombiniert der Antrieb Gruppen Spitzen in eine Maßeinheit, um spezifische Muster der Flußumlenkungen zu erzeugen. Durch das Kombinieren des Taktgebers und der Datensignale in diesen Mustern, kann die Taktgeberrate beim Beibehalten des gleichen grundlegenden Abstandes zwischen den Flußübergängen auf dem Speichermedium weiter erhöht werden.
IBM erfundene RLL kodierung und zuerst verwendet der Methode in vielen seiner Mainframelaufwerke. Während des späten Jahres fing die PC Festplatte Industrie an, RLL kodierenentwürfe zu verwenden, um die Speicherfähigkeiten PC der Festplatten zu erhöhen. Heute benutzt praktisch jeder Antrieb auf dem Markt irgendeine Form der RLL kodierung.
Anstatt, eine einzelne Spitze zu kodieren, kodiert RLL gewöhnlich eine Gruppe Informationsbits hintereinander. Die begrenzte Bezeichnung Durchlauf-Länge wird von den zwei Primärspezifikationen dieser Codes abgeleitet, die die Mindestzahl (die Durchlauflänge) und Höchstzahl (die Durchlaufbegrenzung) der Übergang Zellen sind, die zwischen zwei tatsächlichen Flußübergängen erlaubt werden. Einige Veränderungen des Entwurfs werden erzielt, indem man die Länge und Begrenzung Parameter ändert, aber nur zwei haben jede reale Popularität erzielt: RLL 2.7 und RLL 1.7.
Sie können FM und MFM kodierung als Form von RLL sogar ausdrücken. FM kann genannt werden RLL 0.1, weil nur null und so viel wie die ein Übergang Zellen zwei Flußübergänge trennen Sie. MFM kann genannt werden RLL 1.3, weil nur einer und so viel wie drei Übergang Zellen zwei Flußübergänge trennen. (obgleich diese Codes als Veränderungen der RLL Form ausgedrückt werden können, ist es nicht allgemein, so zu tun.)
RLL 2.7 war zuerst die populärste RLL Veränderung, weil es ein mit hoher Dichte Verhältnis mit einem Übergang Abfragung Fenster anbietet, das die gleiche relative Größe wie das in MFM ist. Diese Methode liefert hohe Speicherdichte und ziemlich gute Zuverlässigkeit. In den sehr Hochleistungs-Antrieben jedoch war RLL 2.7 nicht zuverlässig genug. Die meisten heutigen höchste Kapazität Antrieben verwenden RLL 1.7 kodierung, die einem Dichteverhältnis 1.27mal anbietet, die von MFM und von einem größeren Übergang Abfragung Fenster relative.to MFM. Wegen des größeren relativen TIMING-Fenster- oder - zellengröße, innerhalb dessen ein Übergang ermittelt werden kann, ist RLL 1.7 ein Verzeihen und ein zuverlässigerer Code, der wichtig ist, wenn Mittel und Haupttechnologie zu ihren Begrenzungen gedrückt werden.
Eine andere klein-verwendete RLL Veränderung rief RLL 3,9sometimes auch benanntes vorgerücktes RLL an (ARLL)allows ein sogar höheres Dichteverhältnis als RLL 2.7. Leider litt Zuverlässigkeit zu groß unter dem RLL 3.9 Entwurf; die Methode wurde durch nur einige jetzt-überholte Steuerpulte verwendet und alle als verschwunden hat.
Verstehen, wie RLL Codearbeit schwierig ist, ohne ein Beispiel zu betrachten. Innerhalb einer gegebenen RLL Veränderung wie RLL 2.7 oder 1.7, können Sie viele konstruieren Flußübergang kodierentabellen, um zu demonstrieren, wie bestimmte Gruppen Spitzen in Flußübergänge kodiert werden.
In der Umrechnungstabelle werden spezifische Gruppen langen der Daten-, die 2 sind, 3 und 4bits in Zeichenketten der Flußübergänge 4, 6 und 8 Übergang Zellen lang, beziehungsweise übersetzt. Die vorgewählten Übergänge für eine bestimmte Spitze Reihenfolge sind entworfen, um sicherzugehen, daß Flußübergänge nicht zu nah zusammen oder zu weit auseinander auftreten.
| Informationsbit-Werte | Fluss-Kodierung |
|---|---|
| 10 | NTNN |
| 11 | TNNN |
| 000 | NNNTNN |
| 010 | TNNTNN |
| 011 | NNTNNN |
| 0010 | NNTNNTNN |
| 0011 | NNNNTNNN |
| T = Flußübergang | |
| N = kein Flußübergang | |
Zu begrenzen, wie nahe zwei Flußübergänge sein können, ist wegen der örtlich festgelegten Auflösung Fähigkeiten des Kopfes und des Speichermediums notwendig. Das Begrenzen, wie weit auseinander zwei Flußübergänge sein können, stellt sicher, daß die Taktgeber in den Vorrichtungen in Synchronisierung bleiben.
Sie konnten denken, daß das, einen Bytewert wie 00000001b zu kodieren weil keine Kombinationen gepaßten Informationsbitgruppen dieses der Byte unmöglich sein würde. Diese Art des Bytes zu kodieren ist nicht ein Problem jedoch weil der Steuerpult nicht einzelne Bytes überträgt; stattdessen sendet der Steuerpult die vollständigen Sektoren und bildet, solch ein Byte kodierend möglich, indem er einige der Spitzen im folgenden Byte mit einschließt. Das einzige reale Problem tritt im letzten Byte eines Sektors auf, wenn Zusatzbits notwendig sind, um die abschließende Gruppe Reihenfolge durchzuführen. In diesen Fällen fügt das endec im Steuerpult überschüssige Spitzen dem Ende des letzten Bytes hinzu. Diese überschüssigen Spitzen werden dann während irgendwelcher liest beschnitten, also decodiert der Kontrolleur immer das letzte Byte richtig.
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