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Grabación codificada en grupo

En informática , la grabación codificada en grupo o grabación de código de grupo ( GCR ) se refiere a varios métodos de codificación distintos pero relacionados para representar datos en medios magnéticos . El primero, utilizado en Cinta magnética de 6250  bpi desde 1973, [1] [2] es un código de corrección de errores combinado con un esquema de codificación de longitud limitada (RLL), que pertenece al grupo de códigos de modulación. [3] Los otros son métodos de codificación similares utilizados en discos duros de mainframe o disquetes de microcomputadoras hasta finales de la década de 1980. GCR es una forma modificada de código NRZI , pero necesariamente con una mayor densidad de transición. [3]

Cinta magnética

La grabación codificada en grupo se utilizó por primera vez para el almacenamiento de datos en cinta magnética en cintas de carrete a carrete de 9 pistas . [3] El término fue acuñado durante el desarrollo de la Unidad de cinta magnética IBM 3420 Modelo 4/6/8 [1] y la correspondiente Unidad de control de cinta 3803 Modelo 2, [4] [1] ambas introducidas en 1973. [1] [5] IBM se refirió al código de corrección de errores como "grabación codificada en grupo". Sin embargo, GCR ha llegado a referirse al formato de grabación de Cinta de 6250 bpi (250 bits/mm [3] ) en su conjunto, y posteriormente a formatos que utilizan códigos RLL similares sin el código de corrección de errores.

Para poder leer y escribir de manera confiable en cinta magnética , se deben seguir varias restricciones en la señal que se va a escribir. La primera es que dos inversiones de flujo adyacentes deben estar separadas por una cierta distancia en el medio, definida por las propiedades magnéticas del propio medio. La segunda es que debe haber una inversión con suficiente frecuencia para mantener el reloj del lector en sincronía con la señal escrita; es decir, la señal debe tener sincronización automática y, lo más importante, mantener la salida de reproducción lo suficientemente alta, ya que es proporcional a la densidad de las transiciones de flujo. Antes decintas de 6250 bpi ,Las cintas de 1600 bpi cumplían estas limitaciones utilizando una técnica llamada codificación de fase (PE), que solo tenía una eficiencia del 50%. ParaEn cintas GCR de 6250 bpi , se utiliza un código RLL (0, 2)  , o más específicamente un ⁠4/5⁠  (0, 2) código de bloque [3] a veces también denominado codificación GCR (4B-5B) . [6] Este código requiere que se escriban cinco bits por cada cuatro bits de datos. [3] El código está estructurado de modo que no puedan ocurrir más de dos bits cero (que están representados por la falta de inversión de flujo) en una fila, [3] ya sea dentro de un código o entre códigos, sin importar cuáles sean los datos. Este código RLL se aplica de forma independiente a los datos que van a cada una de las nueve pistas.

De los 32 patrones de cinco bits, ocho comienzan con dos bits cero consecutivos, otros seis terminan con dos bits cero consecutivos y uno más (10001) contiene tres bits cero consecutivos. Al eliminar el patrón de todos unos (11111) del resto, quedan 16 palabras de código adecuadas.

ElCódigo RLL GCR de 6250 bpi : [7] [8] [9] [6]

11 de los nibbles (distintos de xx00 y 0001) tienen su código formado anteponiendo el complemento del bit más significativo ; es decir, abcd está codificado como abcd . A los otros cinco valores se les asignan códigos que comienzan con 11. Los nibbles de la forma ab00 tienen códigos 11ba a , es decir, el bit inverso del código de ab11. Al código 0001 se le asigna el valor restante 11011.

Debido a que el código de todos unos no se utiliza en datos normales, como máximo pueden aparecer 8 bits seguidos. Como patrón de sincronización se utilizan secuencias de 9 o más bits (en la práctica se utilizaron 14 códigos de todos unos, o 70 bits) .

Debido a la densidad extremadamente alta (para la época) deEn una cinta de 6250 bpi , el código RLL no es suficiente para garantizar un almacenamiento de datos confiable. Además del código RLL, se aplica un código de corrección de errores llamado Código rectangular óptimo (ORC). [10] Este código es una combinación de una pista de paridad y un código polinómico similar a un CRC , pero estructurado para la corrección de errores en lugar de la detección de errores. Por cada siete bytes escritos en la cinta (antes de la codificación RLL), se calcula y escribe en la cinta un octavo byte de verificación. Al leer, la paridad se calcula en cada byte y se aplica una O exclusiva con el contenido de la pista de paridad, y el código de verificación polinomial se calcula y se aplica una O exclusiva con el código de verificación recibido, lo que da como resultado dos palabras de síndrome de 8 bits. Si ambos son cero, los datos no contienen errores. De lo contrario, la lógica de corrección de errores en el controlador de cinta corrige los datos antes de reenviarlos al host. El código de corrección de errores puede corregir cualquier número de errores en cualquier pista individual, o en dos pistas cualesquiera si las pistas erróneas pueden identificarse por otros medios.

En las nuevas unidades de cinta IBM de media pulgada y 18 pistas que graban a24 000  ppp , ⁠4/5⁠  (0, 2) GCR fue reemplazado por uno más eficiente ⁠8/9⁠  (0, 3) código de modulación, que asigna ocho bits a nueve bits. [3]

Discos duros

A mediados de la década de 1970, Sperry Univac , División ISS, estaba trabajando en grandes discos duros para el negocio de mainframe utilizando codificación grupal. [11]

Disquetes

Al igual que las unidades de cinta magnética, las unidades de disquete tienen límites físicos en el espaciado de las inversiones de flujo (también llamadas transiciones, representadas por un bit).

micropolis

Al ofrecer unidades de disquete y controladores de disquete compatibles con GCR (como el 100163-51-8 y el 100163-52-6 [12] ), Micropolis respaldó la codificación de datos con grabación codificada en grupo [13] en un disquete de 77 pistas de 5¼ pulgadas, 100 tpi unidades para almacenar doce sectores de 512 bytes por pista desde 1977 o 1978. [14] [15] [16] [17]

Microperiféricos

Micro Peripherals, Inc. (MPI) comercializó unidades de disco de 5¼ pulgadas de doble densidad (como las unidades B51 de una cara y B52 de doble cara) y una solución de controlador que implementaba GCR desde principios de 1978. [18] [19]

durango

El Durango Systems F-85 (introducido en septiembre de 1978 [20] [21] ) utilizaba unidades de disquete de 5¼ pulgadas y 100 tpi de una sola cara que proporcionaban 480 KB utilizando una codificación codificada de grupo 4/5 de alta densidad patentada. La máquina utilizaba un controlador de disquete Western Digital FD1781 , diseñado por un ex ingeniero de Sperry ISS, [17] con unidades Micropolis de 77 pistas. [22] En modelos posteriores, como la serie Durango 800 [23], esto se amplió a una opción de doble cara para 960 KB (946 KB formateados [23] [nb 1] ) por disquete. [21] [24] [22] [14]

Manzana

Para la unidad de disquete Apple II , Steve Wozniak inventó un controlador de disquete que (junto con la propia unidad de disco II ) imponía dos restricciones:

El esquema más simple para garantizar el cumplimiento de estos límites es registrar una transición de "reloj" adicional antes de cada bit de datos de acuerdo con la codificación Manchester diferencial o FM (modulación de frecuencia) (digital). Conocida como codificación 4 y 4 , la implementación resultante de Apple permitió grabar sólo diez sectores de 256 bytes por pista en un disquete de densidad única de 5¼ pulgadas. Utiliza dos bytes para cada byte.

Casi un mes antes del envío de la unidad de disco en la primavera de 1978, [26] Wozniak se dio cuenta de que un esquema de codificación más complejo permitiría que cada byte de ocho bits del disco contuviera cinco bits de datos útiles en lugar de cuatro bits. Esto se debe a que hay 34 bytes que tienen el bit superior configurado y no hay dos bits cero seguidos. Este esquema de codificación se conoció como codificación 5 y 3 y permitía 13 sectores por pista; se utilizó para Apple DOS 3.1, 3.2 y 3.2.1 , así como para la versión más antigua de Apple CP/M  [de] : [27]

Códigos GCR reservados: 0xAA y 0xD5. [27]

Wozniak calificó el sistema como "mi experiencia más increíble en Apple y el mejor trabajo que hice". [26]

Posteriormente, se modificó el diseño del controlador de la unidad de disquete para permitir que un byte del disco contenga hasta un par de bits cero seguidos. Esto permitió que cada byte de ocho bits contuviera seis bits de datos útiles y permitiera 16 sectores por pista. Este esquema se conoce como codificación 6 y 2 , [27] y se usó en Apple Pascal , Apple DOS 3.3 [27] y ProDOS , [29] y posteriormente con unidades Apple FileWare en Apple Lisa y 400K y 800K 3½. Discos de pulgadas en Macintosh y Apple II . [30] [31] Apple no llamó originalmente a este esquema "GCR", pero el término se le aplicó más tarde [31] para distinguirlo de los disquetes de PC de IBM que usaban el esquema de codificación MFM .

Códigos GCR reservados: 0xAA y 0xD5. [27] [29]

Comodoro

De forma independiente, Commodore Business Machines (CBM) creó un esquema de grabación codificada en grupo para su unidad de disquete Commodore 2040 (lanzada en la primavera de 1979). Las limitaciones relevantes en la unidad 2040 eran que no podían ocurrir más de dos bits cero seguidos; la unidad no impuso ninguna restricción especial al primer bit de un byte. Esto permitió el uso de un esquema similar al utilizado enUnidades de cinta de 6250 bpi . Cada cuatro bits de datos se traducen en cinco bits en el disco, utilizando los mismos códigos de 5 bits que IBM para garantizar que nunca haya más de dos bits cero seguidos, pero en un orden diferente:

Al igual que el código de IBM, como máximo ocho bits uno seguidos son posibles, por lo que Commodore usó secuencias de diez o más bits uno seguidos como secuencia de sincronización .

Este esquema GCR más eficiente, combinado con un enfoque de grabación con densidad de bits constante, aumenta gradualmente la velocidad del reloj ( velocidad angular constante de zona , ZCAV) y almacena más sectores físicos en las pistas exteriores que en las interiores ( grabación de bits de zona , ZBR). ), permitió que Commodore encajara170 KiB en un disquete estándar de 5,25 pulgadas, de una sola cara y de densidad única, donde Apple colocó {[val|140|u=KiB}} (con codificación 6 y 2) o {[val|114|u=KiB} } (con codificación 5 y 3) y un disquete codificado en FM que se sostiene únicamente88 KiB .

Sirio/Víctor

De manera similar, las unidades de disquete de 5,25 pulgadas del Victor 9000, también conocido como Sirius 1 , diseñadas por Chuck Peddle en 1981/1982, utilizaban una combinación de GCR y grabación de bits de zona al disminuir gradualmente la velocidad de rotación de una unidad para las pistas exteriores en nueve zonas mientras aumentaba el número de sectores por pista [33] para lograr capacidades formateadas de606 KiB (una cara) /1188 KiB (doble cara) en soporte de 96 tpi . [34] [35] [36] [37] El código GCR es idéntico al de Commodore. [38]

Hermano

A partir de 1985, Brother introdujo una familia de máquinas de escribir con procesador de textos dedicado con unidad de disquete integrada de 3,5 pulgadas y 38 pistas [nb 2] . Los primeros modelos de las series WP y LW  [de] utilizaban un esquema de grabación codificado por grupos específico de Brother con doce sectores de 256 bytes para almacenar hasta 120 KB [nb 3] en una cara y hasta 240 KB [nb 3] en disquetes de doble densidad (DD) de doble cara. [17] [39] [40] [41] Según se informa, ya se mostraron prototipos en la Internationale Funkausstellung 1979 (IFA) en Berlín.

Afilado

En 1986, Sharp introdujo una solución de unidad de disco de bolsillo giratoria de 2,5 pulgadas (unidades: CE-1600F , CE-140F; basada internamente en el chasis FDU-250; soporte: CE-1650F ) para su serie de computadoras de bolsillo con capacidad formateada. de62 464 bytes por lado (2× 64 kB nominal, 16 pistas, 8 sectores/pista, 512 bytes por sector, 48 tpi , 250 kbit/s, 270 rpm) con grabación GCR (4/5). [42] [43]

Otros usos

También se evaluó GCR para un posible uso en esquemas de codificación de códigos de barras (eficiencia de empaquetado, tolerancias de tiempo, cantidad de bytes de almacenamiento para información de tiempo y nivel de salida de CC ). [44]

Ver también

Notas

  1. ^ El folleto del producto de la serie Durango 800 documenta una "capacidad en línea" formateada de 1,892 MB para las unidades de disquete. Sin embargo, el sistema estaba equipado de forma predeterminada con dos unidades de disquete Micropolis de 5¼ pulgadas, 100 tpi y 77 pistas, y 1,892 MB es aproximadamente el doble que la capacidad de la unidad física documentada en varias otras fuentes (480 KB por lado), por lo tanto, por "capacidad en línea" deben haber significado la capacidad de almacenamiento disponible para los usuarios para la combinación de dos unidades.
  2. ^ Las fuentes dan parámetros ligeramente contradictorios con respecto a los formatos de disquete Brother . 12 sectores de 256 bytes darían 120 KB por lado en una unidad de 40 pistas, pero una fuente afirma que las unidades eran sólo de 38 pistas.
  3. ^ ab Se sabe que los siguientes modelos de Brother admiten un formato de disquete de 120 KB (lista incompleta): WP-1 (1985/1987), WP-5 (1987/1989), WP-6 (1989), WP-55 (1987 /1989), WP-500 (1987/1989). Se sabe que los siguientes modelos admiten un formato de 240 KB (lista incompleta): WP-70, WP-75 (1989), WP-80 (1985/1989), WP-3400, WP-3410, WP-3550, WP- 3650D, WP-760D, WP-760D+, LW-1 (1989), LW-20, LW-30, LW-100, LW-400.

Referencias

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  35. ^ "Material de referencia técnica complementaria". Revisión 0 (primera edición de impresión). Scotts Valley, CA, EE. UU.: Publicaciones Victor . 1983-03-23. Nota de aplicación: 002. [...] La unidad de disquete de una cara ofrece 80 pistas a 96 TPI [...] La unidad de disquete de doble cara ofrece 160 pistas a 96 TPI [...] Las unidades de disquete tienen sectores de 512 bytes; utilizando una técnica de grabación GCR de 10 bits. [...] Aunque el Victor 9000 utiliza minifloppies de 5 1/4 pulgadas de un tipo similar a los utilizados en otras computadoras, los disquetes en sí no son legibles en otras máquinas, ni el Victor 9000 puede leer un disco de otros fabricantes. máquina. El Victor 9000 utiliza un método de grabación exclusivo que permite empaquetar los datos con una densidad de hasta 600 kbytes en un minidisquete de una sola cara y densidad única; este método de grabación implica la regulación de la velocidad a la que gira el disquete, lo que explica el hecho de que el ruido del disco a veces cambia de frecuencia.
  36. ^ "Capítulo 7. Conjunto de la unidad de disco". Manual de referencia técnica Victor 9000 (PDF) . Victor Business Products, Inc. Junio ​​de 1982. págs. 7–1… 7–9. 710620. Archivado (PDF) desde el original el 23 de marzo de 2017 . Consultado el 23 de marzo de 2017 . [...] La densidad de pistas es de 96 pistas por pulgada y la densidad de grabación se mantiene en aproximadamente 8000 bits por pulgada en todas las pistas. [...] El VICTOR 9000 utiliza una técnica de codificación llamada grabación de código de grupo (GCR) para convertir los datos de la representación interna a una forma aceptable. GCR convierte cada mordisco (de 4 bits) en un código de 5 bits que garantiza un patrón de grabación que nunca tiene más de dos ceros juntos. Luego, los datos se graban en el disco provocando una inversión de flujo para cada bit "uno" y ninguna inversión de flujo para cada bit "cero". [...]
  37. ^ Sargento III., Murray; Zapatero, Richard L.; Stelzer, Ernst HK (1988). Assemblersprache und Hardware des IBM PC/XT/AT (en alemán) (1 ed.). Addison-Wesley Verlag (Deutschland) GmbH / Addison-Wesley Publishing Company . ISBN 3-89319-110-0. . VVA-Nr. 563-00110-4.
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  40. ^ Francés, Mick (13 de septiembre de 2002). "Hermano WP-6". Archivado desde el original el 22 de noviembre de 2017 . Consultado el 14 de junio de 2017 . [...] La unidad de disco de 3,5" y 240 Kb es una pieza Brother de un solo cabezal, número de pieza 13194989 y está conectada con una cinta de 15 pines. [...] inicializa (formatea) el disco a una capacidad de 236,5 Kb. [. ..]
  41. ^ Cotgrove, Michael S. (26 de febrero de 2009). "formato de disquete arcaico" . Consultado el 14 de junio de 2017 . [...] Había varios discos Brother de 3,5" que no eran nada estándar. [...] Uno tenía sectores de 1296 bytes y otro tenía 12 sectores GCR de 256 bytes [...]
  42. ^ "Modelo CE-1600F". Manual de servicio Sharp PC-1600 (PDF) . Yamatokoriyama, Japón: Sharp Corporation , Grupo de sistemas de información, Centro de control de calidad y confiabilidad. Julio de 1986. págs. 98-104. Archivado (PDF) desde el original el 7 de mayo de 2017 . Consultado el 23 de marzo de 2017 . GCR es una abreviatura de Grabación codificada en grupo . Los datos de un solo byte, 8 bits, se dividen en dos datos de 4 bits que también se convierten en datos de 5 bits. Por lo tanto, un solo byte (8 bits) se registra en el medio como datos de 10 bits.
  43. ^ Manual de servicio de Sharp Unidad de disco de bolsillo modelo CE-140F (PDF) . Corporación Sharp . 00ZCE140F/PYME. Archivado (PDF) desde el original el 11 de marzo de 2017 . Consultado el 11 de marzo de 2017 .
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Otras lecturas

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