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存储课堂(四):数据编码和频率调制编码

发布时间:2019-05-18 13:45 来源:未知 编辑:admin

  【IT168 技术】在之前的三篇文章中,我们介绍了磁盘、读写磁头以及滑块的工作原理及技术,在本文中,我们将重点介绍数据编码方面的知识。

  磁存储本质是是一个模拟介质。存储在计算机上的数据是数字信息,也就是1和0组成的信息。当驱动器向磁记录磁头发送数字信息时,磁头在存储介质创建了磁畴,具有与驱动器向磁头提供的正负电压相对应的特定极性,通量逆转形成了正负极(驱动器控制器用来编码数字数据到模拟介质)区域之间的界限。在读取操作期间,驱动器检测到的每个通量逆转形成一个正极或负极脉冲,设备用来重建原始二进制数据。

  为了优化磁存储期间的通量转换装置,驱动器将原始数字输入数据通过被称为编码器/解码器(endec)的设备来传递,编码器/解码器将原始二进制信息转换成波形,以将通量转换(脉冲)放在介质上的最佳位置。在读取操作阶段,endec逆转了这个过程,并将脉冲序列解码回原始二进制数据。多年来,开发出了多种解码数据的方案,下文中我们将讨论到。

  其他关于数据编码过程的描述可能更加简单,但是它们忽略了这样的事实:与硬盘可靠性相关的一些问题变得非常关键,例如,计时机制。工程师和设计师都在努力将越来越多的信息放入有限数量的磁通逆转。他们得出的设计结论是信息解码不仅取决于从存在或不存在的通量逆转,而且取决于它们之间的计时。逆转时间越精确,就可以从计时信息编码出越多的信息。

  对于任何形式的二进制信号,使用计时机制作用都非常显著。当读取或写入波形被解译时,每个电压转换的时间都是至关重要的。计时机制能够定义特定区位或者转换单位,也就是说,驱动器写入或读取转换的时间窗口。如果计时机制关闭了,特定电压转换会在错误的时间被识别在不同的单元,这会让转换或编码关闭,导致区位丢失、增加或错误解译。为了确保计时的精确性,转换和接收设备必须完全同步。

  现在想象一下,在读取数据的时候,编码器的时钟比写入数据的时候稍微偏离了一些。如果时间更快的话,编码器可能会认为,在没有转换的10个单元,只有9个单元已经过去了。而如果时间更慢的话,它可能会认为已经过去了11个单元。在这两种情况下,这都会导致读取错误。意味着原先写入的数据不能读取出相同的数据。为了避免驱动器编码/解码的计时错误,必须确保读取和写入过程之间的完美的同步。这种同步通常是通过在两个设备之间的传输增加单独的计时信号来完成的,被称为时钟信号。时钟和数据信号也可以结合作为单一信号。大多数磁性数据编码方案都是用这种时钟和数据信号结合的类型。

  向数据增加一个时钟信号能够确保通信设备可以准确地解译单个区位单元。每个区位单元由另外两个包含时钟转换的单元分隔。由于时钟信息与数据一起发送,时钟保持同步,即使介质包含长串相同的0区位。不过,仅用于计时的转换单元占用了本来可以用于数据的介质空间。

  由于驱动器在特定介质的给定空间所能记录的通量转换数量是受介质和磁头技术的物理性质或者密度限制的,驱动器工程师开发了不同的编码数据的方式,信号编码使该系统能够最大限度利用特定驱动器硬件技术。

  下面章节对这三种编码方案进行了详细探讨,它们是如何运作的,用在什么地方以及各自的优缺点。

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