Запись с групповым кодированием

В информатике, запись с групповым кодированием или запись группового кода (GCR ) относится к нескольким различным, но связанным методам кодирования для магнитных носителей. Первый, используемый в 6250 магнитной ленте с 1973 года, представляет собой код с исправлением ошибок в сочетании со схемой кодирования с ограниченной длиной серии (RLL), относящейся к группа. Остальные - это различные методы кодирования основного блока жесткого диска, а также гибких дисков, которые использовались в некоторых микрокомпьютерах до конца 1980-х годов. GCR - это модифицированная форма кода NRZI, но обязательно с более высокой плотностью переходов.

• 1 GCR для магнитной ленты
• 2 GCR для жестких дисков
• 3 GCR для дискеты
  • 3.1 Micropolis
  • 3.2 Micro Peripherals
  • 3.3 Durango
  • 3.4 Apple
  • 3.5 Commodore
  • 3.6 Sirius / Victor
  • 3.7 Brother
  • 3.8 Sharp
• 4 Другое использует
• 5 См. также
• 6 Примечания
• 7 Ссылки
• 8 Дополнительная литература
• 9 Внешние ссылки

Запись с групповым кодированием сначала использовалась для хранение данных на магнитной ленте на 9-дорожке катушечная лента. Этот термин был придуман во время разработки магнитной ленты IBM 3420 модели 4/6/8 и соответствующего устройства управления лентой модели 2, представленных в 1973 году. IBM ссылается на код исправления ошибок сам по себе как "групповая кодированная запись". Однако GCR стал относиться к формату записи ленты 6250 бит / дюйм (250 бит / мм) в целом, а позже к форматам, которые используют аналогичные коды RLL без кода исправления ошибок.

Для надежного чтения и записи на магнитную ленту необходимо соблюдать несколько ограничений для записываемого сигнала. Во-первых, два соседних должны быть разделены определенным расстоянием на носителе. Во-вторых, необходимо достаточно часто менять направление потока, чтобы часы считывателя синхронизировались с записанным сигналом; то есть сигнал должен быть самосинхронизирующимся и, что наиболее важно, поддерживать выходной сигнал воспроизведения на достаточно высоком уровне, поскольку он пропорционален плотности переходов потока. До лент с пропускной способностью 6250 бит на дюйм, ленты с разрешением 1600 бит на дюйм удовлетворяли этим ограничениям с использованием технологии, называемой фазовое кодирование (PE), которая была эффективна только на 50%. Для лент GCR 6250 бит / дюйм используется код (0, 2) RLL, или, более конкретно, 4/5 (0, 2) код блока. Этот код требует записи пяти бит на каждые четыре бита данных. Код структурирован таким образом, что не более двух нулевых битов (которые представлены отсутствием реверсирования потока) могут встречаться в строке, либо внутри кода, либо между кодами, независимо от того, какие данные были. Этот код RLL применяется независимо к данным, поступающим на каждую из девяти дорожек.

Из 32 пятибитовых комбинаций восемь начинаются с двух последовательных нулевых битов, шесть других заканчиваются двумя последовательными нулевыми битами, а еще один (10001) содержит три последовательных нулевых бита. При удалении шаблона "все единицы" (11111) из остатка остается 16 подходящих кодовых слов.

Код GCR RLL 6250 бит / дюйм:

11 из полубайтов (кроме xx00 и 0001) имеют свой код, сформированный путем добавления дополнения старшего разряда ; т.е. abcd кодируется как aabcd. Другим пяти значениям назначаются коды, начинающиеся с 11. Полубайты формы ab00 имеют коды 11baa, то есть бит, обратный коду для ab11. Коду 0001 присваивается оставшееся значение 11011.

Из-за чрезвычайно высокой плотности ленты 6250 бит / дюйм, код RLL недостаточен для обеспечения надежного хранения данных. Поверх кода RLL применяется код с исправлением ошибок, называемый оптимальным прямоугольным кодом (ORC). Этот код представляет собой комбинацию дорожки четности и полиномиального кода, аналогичного CRC, но структурированного для исправления ошибок, а не для обнаружения ошибок. Для каждых семи байтов, записанных на ленту (до кодирования RLL), восьмой контрольный байт вычисляется и записывается на ленту. При чтении четность вычисляется для каждого байта и выполняется операция «исключающее ИЛИ» с содержимым дорожки четности, а полиномиальный контрольный код вычисляется и обрабатывается методом «исключающее ИЛИ» с полученным контрольным кодом, в результате получается два 8-битных кода. синдром слова. Если они оба равны нулю, данные не содержат ошибок. В противном случае логика исправления ошибок в контроллере ленты исправляет данные перед их пересылкой на хост. Код исправления ошибок может исправить любое количество ошибок в любой отдельной дорожке или в любых двух дорожках, если ошибочные дорожки могут быть идентифицированы другими способами.

В новых полудюймовых 18-дорожечных ленточных накопителях IBM, записывающих со скоростью 24000 бит / дюйм, 4/5 (0, 2) GCR был заменен более эффективным 8/9 (0, 3) код модуляции, отображающий восемь битов в девять бит.

В середине 1970-х годов Sperry Univac, подразделение ISS работа с большими жесткими дисками для бизнеса мэйнфреймов с использованием группового кодирования.

Как магнитные ленточные накопители, гибкие диски У дисков disk есть физические ограничения на интервал инверсий потока (также называемые переходами, представленные однобитами).

Micropolis

Предлагает GCR-совместимые дисководы и контроллеры гибких дисков (например, 100163-51-8 и 100163-52-6), Micropolis одобренное кодирование данных с групповой записью на 5-дюймовых 77-дорожечных дисководах для дискет для хранения двенадцати 512-байтовых секторов на дорожку с 1977 или 1978 года.

Микропериферийные устройства

(MPI) на рынке 5¼-дюймовые диски двойной плотности (такие как односторонние диски B51 и двусторонние диски B52) и решение для контроллера, реализующее GCR с начала 1978 года.

Durango

Durango В системах F-85 (представленных в сентябре 1978 г.) использовались односторонние 5¼-дюймовые дисководы для дискет 100 tpi, обеспечивающие 480 Кбайт с использованием запатентованного кодирования с групповым кодированием 4/5 высокой плотности. В машине использовался контроллер гибких дисков Western Digital FD1781, разработанный бывшим инженером Sperry ISS, с 77-дорожечными приводами Micropolis. В более поздних моделях, таких как серия Durango 800, это было расширено до двухстороннего варианта для 960 КБ (отформатировано 946 КБ) на дискету.

Apple

Для Apple II дисковод для гибких дисков, Стив Возняк изобрел контроллер гибких дисков, который (вместе с самим дисководом Disk II ) наложил два ограничения:

• Между любыми двумя бит, может быть максимум один нулевой бит.
• Каждый 8-битный байт должен начинаться с одного бита.

Самая простая схема для обеспечения соответствия этим ограничениям - это запись дополнительных "часов" переход перед каждым битом данных согласно дифференциальному манчестерскому кодированию или (цифровому) FM (частотная модуляция). Получившаяся реализация Apple, известная как 4-и-4-кодирование, позволяла записывать только десять 256-байтовых секторов на дорожку на 5 on-дюймовую дискету одинарной плотности. Он использует два байта для каждого байта.

Примерно за месяц до поставки диска весной 1978 года Возняк понял, что более сложная схема кодирования позволит каждому восьмибитовому байту на диске содержать пять битов полезные данные, а не четыре бита. Это связано с тем, что в 34 байтах установлен верхний бит, а в строке нет двух нулевых битов. Эта схема кодирования стала известна как 5-и-3-кодирование и допускала 13 секторов на дорожку; он использовался для Apple DOS 3.1, 3.2 и 3.2.1, а также для самой ранней версии Apple CP / M [de ]:

Зарезервированные GCR-коды: 0xAA и 0xD5.

Wozniak called the system "my most incredible experience at Apple and the finest job I did".

Later, the design of the floppy drive controller was modified to allow a byte on disk to contain up to one pair of zero bits in a row. This allowed each eight-bit byte to hold six bits of useful data, and allowed 16 sectors per track. This scheme is known as 6-and-2 encoding, and was used on Apple Pascal, Apple DOS 3.3 and ProDOS, and later with Apple FileWare drives in the Apple Lisa and the 400K and 800K 3½-inch disks on the Macintosh and Apple II. Apple did not originally call this scheme "GCR", but the term was later applied to it to distinguish it from IBM PC floppies which used the MFM encoding scheme.

Зарезервированные коды GCR: 0xAA и 0xD5.

Commodore

Независимо, Commodore Business Machines (CBM) создала схему записи с групповым кодированием для своего Commodore 2040 дисковод гибких дисков (выпущен весной 1979 г.). Соответствующие ограничения на привод 2040 заключались в том, что в строке могло встречаться не более двух нулевых битов; привод не налагал никаких особых ограничений на первый бит байта. Это позволило использовать схему, аналогичную той, что используется в ленточных накопителях 6250 бит / дюйм. Каждые четыре бита данных преобразуются в пять битов на диске в соответствии со следующей таблицей:

Каждый код начинается и заканчивается не более чем одним нулевым битом, гарантируя, что даже при объединении кодов закодированные данные никогда не будут содержать более двух нулевых битов в строке. При таком кодировании возможно не более восьми битов в ряд. Поэтому Commodore использовал последовательности из десяти или более битов подряд в качестве метки синхронизации.

Эта более эффективная схема GCR в сочетании с подходом записи с постоянной битовой плотностью путем постепенного увеличения тактовой частоты (зона постоянной угловой скорости, ZCAV) и сохранения больше физических секторов на внешних дорожках, чем на внутренних (зона битовой записи, ZBR), позволило Commodore уместить 170 КБ на стандартной односторонней дискете с одинарной плотностью 5,25 дюйма, тогда как Apple поместила 140 Кбайт (при кодировании 6 и 2) или 114 Кбайт (при кодировании 5 и 3), а на дискете с кодировкой FM всего 88 Кбайт.

Sirius / Victor

Подобно 5,25-дюймовому дисководу гибких дисков Victor 9000 он же Sirius 1, разработанный Chuck Peddle в 1981/1982 гг. Использовала комбинацию десятибитного GCR и записи с постоянной битовой плотностью путем постепенного уменьшения скорости вращения привода для внешних дорожек в девяти зонах для достижения емкости форматирования 606 кБ (односторонняя) / 1188 кБ (двусторонние) на носителе.

Brother

Примерно с 1985 года Brother представил семейство специализированных пишущих машинок для текстовых процессоров со встроенным 3,5-дюймовым 38-дорожечным дисководом для дискет. Ранние модели и [de ] использовали специфичную для Brother схему записи с групповым кодированием с двенадцатью 256-байтовыми секторами для хранения до 120 КБ на одностороннем и до 240 КБ на двустороннем двустороннем. дискеты плотности (DD). Сообщается, что прототипы уже были показаны на Internationale Funkausstellung 1979 (IFA) в Берлине.

Sharp

В 1986 году Sharp представила поворотный 2,5-дюймовый карманный дисковый накопитель (диски: CE-1600F,; внутри на базе шасси FDU-250; носитель: CE-1650F ) для их серии карманных компьютеров с форматированной емкостью 62464 байта на каждую сторону (2 × 64 кБ номинально, 16 дорожек, 8 секторов / дорожка, 512 байт на сектор, 250 кбит / с, 270 об / мин) с записью GCR (4/5).

GCR также оценивался для возможного использования в схемах кодирования штрих-кода (эффективность упаковки, допуски по времени, количество байтов для хранения информации о времени и DC выходной уровень).

• Модифицированная частотная модуляция (MFM)
• Ограничение длины цикла (RLL)
• Модуляция от восьми до четырнадцати (EFM)
• Код исправления ошибок
• 8b / 10b кодировка
• Код группы
• 4B5B
• Интегрированная машина Воза (IWM)

• ANSI INCITS 40-1993 (R2003) Без учета d Магнитная лента для обмена информацией (9 дорожек, 800 бит / дюйм, NRZI ; 1600 бит / дюйм, PE ; и 6250 бит на дюйм, GCR)
• ANSI INCITS 54-1986 (R2002) Магнитная лента с записью для обмена информацией (6250 бит на дюйм, GCR)
• Sallet, Herbert W. (июль 1977). «Магнитная лента: высокая производительность: магнитная лента превратилась в высокоэффективный носитель для записи данных с высокой плотностью записи и низкой ценой за бит». IEEE Spectrum. 14(7): 26–31. doi : 10.1109 / MSPEC.1977.6501525.
• Сидху, Павиттер С. (декабрь 1976 г.). «Запись с групповым кодированием надежно увеличивает емкость дискеты в два раза». Компьютерный дизайн: 84–88.
• «(неизвестно)». Новости Perkin-Elmer Data Systems. Perkin-Elmer Data Systems. 1977-06-14. Cite использует родовое название ()
• Hsiao, (Ben) MY; Carter, William C.; Thomas, James W.; Stringfellow, William R. (сентябрь 1981). «Надежность, доступность и удобство обслуживания компьютерных систем IBM». Журнал исследований и разработок IBM. 25(5): 462. doi : 10.1147 / rd.255.0453.(NB. Упоминается код 5/4 RLL, используемый на ленточных накопителях 6250 bpi.)
• Руководство по техническому обслуживанию Qualstar 34XX (PDF) (Редакция J ред.). Canoga Park, CA, USA: Qualstar Corporation. Pp. 3-4..3-7. 500450. Архивировано из оригинального (PDF) 30 сентября 2011. Получено 23 марта 2017 года. (Примечание. Дополнительная информация о формате ленты GCR.)
• US 3685033, Agrawala, Ashok K. Keshava Srivastava, «Блочное кодирование для систем магнитной записи», опубликовано 15 августа 1972 г., присвоено Honeywell Inc. (Примечание. № заявки: US 66199. См. Также: CA993998A, CA993998A1, DE2142428A1)
• US 4210959, Возняк, Стивен Г., «Контроллер для магнитный диск, re corder, или подобное », опубликовано 01.07.1980, передано Apple Computer, Inc. (NB. Номер заявки: US 5/904420)
• US 4564941, Woolley, Richard N.; Нил Гловер и Ричард Уильямс, «Система обнаружения ошибок», опубликовано 14 января 1986 года, присвоено Apple Computer, Inc. (Примечание. Номер заявки: US 06/559210. См. Также: CA1208794A, CA1208794A1, DE3443272A1, DE3443272C2)
• Докери, Шон Брендан. «Кодировка диска Apple II».
• NEC µPD72070 - Спецификация контроллера гибких дисков версии 2.0 (PDF). 2.0 предварительная. Корпорация NEC. Октябрь 1991 г. Архивировано из оригинала (PDF) 20 марта 2017 г. Проверено 20 марта 2017.
• Акессон, Линус (31 марта 2013 г.). «Декодирование GCR на лету». Архивировано из оригинала 21.03.2017. Проверено 21 марта 2017.
• Трикалиотис, Спиро (05 марта 2010). "Загадки коммодора ГКЛ" ". Архивировано из оригинала 05.08.2014.
• «Кодер / декодер GCR ROM в дисках Commodore 8050 и 8250». Forum 64. Архивировано из оригинала 12.03.2010.
• Ирвин, Джон У.; Кэсси, Джон В.; Оппебоен, Харлин К. (сентябрь 1971 г.) [1970-12-11]. «Подсистема магнитной ленты IBM 3803/3420». Журнал исследований и разработок IBM. IBM : 391–400. CiteSeerX 10.1.1.89.7834.
• Документ (июнь 2014 г.). «Веха-предложение: представление компьютера Apple Macintosh, 1984 г.». Архивировано из оригинала на 2018-07-09. Проверено 9 июля 2018 г.
• «Сумасшедшие схемы кодирования дисков». Big Mess O 'Wires (BMOW) - Плюс тоже. 2011-10-02. Архивировано из оригинала на 2018-07-09. Проверено 9 июля 2018.
• Дикрайтер, Майкл; Диттель, Фолькер; Хёг, Вольфганг; Вер, Мартин (2014). Handbuch der Tonstudiotechnik (на немецком языке). Walter de Gruyter GmbH Co KG. ISBN 978-3-11031650-6. ISBN 3-11031650-1. Проверено 9 июля 2018 г.
• Бергманс, Ян В. М. (9 марта 2013 г.) [1996]. «Глава 4.8.3 Код групповой кодированной записи (GCR)». Цифровая передача и запись в основной полосе частот (переиздание). Philips Research, Эйндховен, Нидерланды: Kluwer Academic Publishers / Springer Science Business Media. DOI : 10.1007 / 978-1-4757-2471-4. ISBN 978-1-4419-5164-9. Проверено 9 июля 2018 г.
• Камрас, Марвин (2012) [1988]. Справочник по магнитной записи (переиздание). Компания Ван Ностранд Рейнхольд / Springer Science Business. DOI : 10.1007 / 978-94-010-9468-9. ISBN 978-9-40109468-9. LCCN 86-24762. ISBN 9-40109468-3. Проверено 9 июля 2018 г.
• «В настройке с одним приводом - ленточная система имеет три плотности». Компьютерный мир. Луисвилл, Колорадо, США: CW Communications / Inc. XIII (19): 59. 1979-05-07. Проверено 9 июля 2018 г.

• «Les Disquettes Et Le Drive Disk II» (на французском языке). Архивировано из оригинала на 2018-07-09. Проверено 9 июля 2018 г., "Les Nibbles" (на французском языке). Архивировано из оригинала 22 марта 2017 года. Проверено 9 июля 2018 г., «La Methode PRODOS: Rapide Et Efficace» (на французском языке). Архивировано из оригинала на 2018-07-09. Проверено 9 июля 2018 г.