Частотная модуляция

До сих пор мы касались способов кодирования применительно к расстоянию вдоль дорожки от одного участка намагниченности к следующему. Но можно по­смотреть на эту же информацию в терминах временных интервалов между прохож­дением этих участков под головкой считывания-записи или (после деления единицы на значения этих интервалов) частот, в которыми участки проходят под головкой.

можно рассматривать как прямоугольный сигнал с переменной часто­той. При хранении нуля имеется один цикл на битовую ячейку, а при хранении еди­ницы — два цикла. Такой способ аналогичен передаче информации в радиовеща­тельной станции, хотя там для кодирования тонкостей музыки и речи требуется це­лый диапазон частот, а в дисковых накопителях для кодирования единиц и нулей требуются всего две частоты. Такой способ кодирования называется частотной моду­ляцией или FM-модуляцией. Несмотря на работоспособность этого способа, разра­ботчики дисковых систем вскоре поняли, что можно применить значительно более эффективный способ кодирования.

Кодирование без возврата к нулю

Для каждого хранимого элемента имеются точно два изменения намагниченности носителя: когда поле изменяется от отрица­тельного к положительному и когда оно возвращается. Когда под головкой проходит первый переход, в ее обмотке возникает положительный импульс напряжения, а при прохождении обратного переходя появляется отрицательный импульс напряжения. В этом способе кодирования данных электронная схема для считывания данных ис­пользует только положительные импульсы, а отрицательные импульсы игнориру­ются.

Данный способ имеет серьезный недостаток. Напомним, что поле на дорожке нельзя изменять чаще, чем позволяет минимальная длина магнитного триггера.

В лучшем случае байты данных можно сжимать до тех пор, пока длина, соответ­ствующая двухсторонней стрелке, не будет равна минимальной длине магнитного триггера — все двусторонние стрелки имеют одну н ту же длину. Следовательно, уменьшение размера битовых ячеек на рисунке соответ­ствует фактическому повышению плотности битов, достигаемой в каждом способе кодирования.

Минимальное расстояние равно четверти размера битовой ячейки; следовательно, для варианта FM-кодирования с двунаправленным импуль­сом для хранения одного бита данных вместе с импульсом синхронизации требуются четыре минимальных длины магнитного триггера.

Простой способ сокращения вдвое длины дорожки, необходимой для хранения некоторого объема данных, состоит в том, чтобы при считывании данных игнориро­вать направление каждого перехода (направление определяется знаком импульса на­пряжения в обмотке головки, когда под ней проходит переход) и учитывать каждый переход как значащий. Конечно, для этого необходимо изменить процесс записи данных.

ЭН - Электрическое напряжение М - Магнетизация

Способы кодирования данных

При сравнении этой диаграммы с диаграммой на рис. 2.7,а видно, что при переходе сигнала ни рис, 2.7,а от минуса к плюсу сигнал на рис. 2.7,6 изменяется вверх или вниз, а при возвращении сигнала на рис. 2.7,а от плюса к минусу никаких изменений на рис. 2,7,6 не происходит. Получается, что число переходов и число импульсов при считывании сокращается вдвое, но на дорожке хранится та же информация. Такой способ кодирования дан­ных называется "без возврата к нулю" или NRZ. В этом способе можно преобразо­вать любой набор импульсов в сокращенное вдвое число импульсов без всякой поте­ри информации.

Поскольку при NRZ-кодировании число переходов уменьшается вдвое, для хране­ния одного и того же набора потребуется участок дорожки вдвое короче, что повы­шает эффективность хранения данных и оправдывает некоторые дополнительные усилия. Простой вариант FM-к.одирования нигде не применяется, поэтому далее тер­мин "FM-кодирование" относится именно к способу NRZ.

В свое время было предложено много способов кодирования данных, например NRZ, NRZI, РЕ, ZM и др. В большинстве книг под FM-кодированием понимается рассмотренный выше вариант NRZ; в несколько отличающихся от него способах NRZ и NRZI также реализован принцип "без возврата к нулю".