Методы кодирования информации в накопителях
Метод записи БВН-1 в «чистом виде» не может быть использован при записи и считывании информации, так как он требует синхронизации, то есть размещения на одной из поверхностей пакета дисков синхросерий, что ведёт к потере значительного объёма внешней памяти и, кроме того, не обеспечивает высокой плотности записи. Выходом из положения является применение методов преобразования (кодирования) исходной информации. Поэтому в реальных накопителях тракт записи-считывания дополняется устройствами, осуществляющими кодирование (а, точнее, перекодирования) двоичной информации. Эти устройства получили название кодеров и декодеров (см. рис. 7).
Рассмотрим два метода кодирования информации, получивших наибольшее распространение на практике – первый в НГМД, а второй в НМД.
Метод частотной модуляции предполагает встраивание синхросигналов непосредственно на дорожку диска, на которую записываются данные. При этом гарантируется по меньшей мере одна перемена магнитного потока в магнитной головке в течение битового интервала, что позволяет уверенно различать нулевой бит на дорожке. Так как длительность битового интервала определяется частотой синхронизации, то при таком методе упрощается кодирование и декодирование информации.
Временная диаграмма, иллюстрирующая метод частотной модуляции (MFM) приведена на рис. 8а. Этот метод обеспечивает длительность битового элемента 8 микросекунд, что позволяет записать на диск байт данных за 64 микросекунды.
К числу недостатков метода следует отнести:
а) Наличие синхросерий на рабочей дорожке диска наполовину (как максимум) снижает объём памяти;
б) При записи всех единиц частота переключений магнитного потока в магнитной головке оказывается вдвое выше частоты поступления данных.
Этот метод сохранился только при записи информации на гибкие диски, обеспечивая скорость передачи данных на диск и с диска не более 125 Кбит/с. Максимальная продольная плотность записи составляет 233 бит/мм (с учётом синхросигналов, а по отношению к данным в 2 раза меньше).
Методы группового кодирования исключают, в принципе, размещение синхросигналов на рабочей дорожке, что было бы катастрофой для метода частотной модуляции.
Суть методов группового кодирования (на примере метода ГК 4/5) заключается в разделении байта данных на две части и замене каждого полубайта пятиразрядным кодом, который и записывается на диск. При считывании этого кода происходит обратное преобразование в полубайт. Пятиразрядный код, который заменяет полубайт должен удовлетворять условию: каждое число в нём должно содержать по меньшей мере одну перемену направления потока перемагничивания носителя. Или, проще говоря, в любом 5-разрядном числе не должно быть больше 2-х рядом стоящих нулей. В 32-х комбинациях 5-разрядного кода этим условиям удовлетворяют только 16 комбинаций, приведённых в таблице 1.
Таблица 1
-
Полубайт
5-разр.код
Полубайт
5-разр код
0000
11001
1000
11010
0001
11011
1001
01001
0010
10010
1010
01010
0011
10011
1011
01011
0100
11101
1100
11110
0101
10101
1101
01101
0110
10110
1110
01110
0111
10111
1111
01111
Временная диаграмма, иллюстрирующая метод ГК 4/5 приведена на рис. 8б.
Скорость передачи данных при реализации этого метода возрастает до 380 Кбит/c. Число перемен направления магнитного потока в магнитной головке на единицу длины дорожки возрастает до 3330 переключений в секунду. Длина битового элемента снижается до 2.6 мкс.
В жёстких дисках скорость обмена минимум в 12-15 раз выше, чем в дискетах. В современных дисках винчестерского типа диски вращаются со скоростью от 3600 до 10000 оборотов в минуту. Максимальная скорость вращения гибкого диска составляет 300 – 500 оборотов в минуту.