Frequency modulation encoding
ફ્રિક્વન્સી મોડ્યુલેશન એન્કોડિંગ, અથવા ફક્ત એફએમ, એ માહિતી સંગ્રહિત કરવાની એક પદ્ધતિ છે જેનો પ્રારંભિક ફ્લોપી ડિસ્ક ડ્રાઇવ્સ અને હાર્ડ ડિસ્ક ડ્રાઇવ્સમાં વ્યાપક ઉપયોગ જોવા મળ્યો હતો. ડિસ્ક મીડિયા પર જોવા મળતી "જિટર" તરીકે ઓળખાતી સમયની અસરોને સંબોધવા માટે ઘડિયાળની પુનઃપ્રાપ્તિને મંજૂરી આપવા માટે લખવામાં આવે ત્યારે વિભેદક માન્ચેસ્ટર એન્કોડિંગનો ઉપયોગ કરીને ડેટામાં ફેરફાર કરવામાં આવે છે. તે આઇબીએમ મેઇનફ્રેમ ડ્રાઇવ્સ પર રજૂ કરવામાં આવ્યું હતું અને પ્રારંભિક મિનીકમ્પ્યુટર અને માઇક્રોકોમ્પ્યુટર ફ્લોપીઝમાં લગભગ સાર્વત્રિક હતું. ફ્લોપીઝના કિસ્સામાં, એફ. એમ. એન્કોડિંગ લગભગ 80 કે. બી. ડેટાને ઇંચની ડિસ્ક પર સંગ્રહિત કરવાની મંજૂરી આપે છે. આઇબીએમએ 1970માં શરૂ કરીને વધુ કાર્યક્ષમ મોડિફાઇડ ફ્રિક્વન્સી મોડ્યુલેશન અથવા એમએફએમ રજૂ કરવાનું શરૂ કર્યું હતું. તેમણે આ બંધારણને "ડબલ ડેન્સિટી" તરીકે ઓળખાવ્યું હતું, જેમાં મૂળ એફએમ પાછલી અસરથી "સિંગલ ડેન્સિટી" બની ગયું હતું. એમ. એફ. એમ. નો અમલ કરવો વધુ મુશ્કેલ હતો અને 1980ના દાયકાની શરૂઆત સુધી ડબલ્યુ. ડી. 1770 જેવા ઓછા ખર્ચે ઓલ-ઇન-વન એમ. એફ. એમ. ફ્લોપી ડ્રાઇવ નિયંત્રકો ઉભરી આવ્યા ન હતા. આના કારણે 1980ના દાયકાના મધ્ય સુધીમાં એમ. એફ. એમ. ની તરફેણમાં એફ. એમ. એન્કોડિંગનું ઝડપથી અવસાન થયું હતું. અંતર્ગત સંગ્રહ પદ્ધતિ આધુનિક કમ્પ્યુટર્સમાં મુખ્ય મેમરી સિસ્ટમો બે અલગ અલગ વિદ્યુત સંકેતોનો ઉપયોગ કરીને દ્વિસંગી માહિતી સંગ્રહિત કરે છે, સામાન્ય રીતે વોલ્ટેજ. દાખલા તરીકે ડી. આર. એ. એમ. માં, ચોક્કસ થ્રેશોલ્ડ પર વોલ્ટેજની હાજરી દ્વિસંગી વોલ્ટેજને રજૂ કરે છે, જ્યારે તે મૂલ્યથી નીચેનો કોઈપણ વોલ્ટેજ શૂન્યને રજૂ કરે છે. ASCII માં "A" અક્ષરને દ્વિસંગીમાં 01000001 તરીકે રજૂ કરવામાં આવે છે, જે મેમરી બનાવતા વ્યક્તિગત કેપેસિટર્સમાં 0 અને 5 V વોલ્ટેજની શ્રેણી તરીકે મોસ્ટેક MK4116 જેવા 1970 ના દાયકાના અંતમાં લાક્ષણિક DRAM માં સંગ્રહિત થઈ શકે છે. તેનાથી વિપરીત, ફ્લોપી ડિસ્ક જેવી ચુંબકીય રેકોર્ડિંગ પ્રણાલીઓ આ માહિતીને ચુંબકીય ધ્રુવીયતામાં ફેરફાર તરીકે રેકોર્ડ કરે છે. આ ચુંબકીય પ્રેરણાનો ઉપયોગ કરીને માહિતીને જે રીતે વાંચવામાં અને લખવામાં આવે છે તેના કારણે છે. વાંચન દરમિયાન, ડિસ્ક ફરતી હોય છે જેથી તેની સપાટી ઝડપથી રીડ/રાઈટ હેડ, એક નાના ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટથી આગળ વધે છે. જ્યારે ડિસ્ક પર ચુંબકીય ચાર્જની ધ્રુવીયતા બદલાય છે, ત્યારે માથામાં વીજળીનો સંક્ષિપ્ત પલ્સ પ્રેરિત થાય છે જેને એક તરીકે વાંચવામાં આવે છે, કોઈપણ વિભાગ જ્યાં ધ્રુવીયતા બદલાતી નથી તે શૂન્ય ઉત્પન્ન કરે છે. એ જ અક્ષર A ને એન્કોડ કરવા માટે, અગાઉનો ડેટા શૂન્ય સાથે સમાપ્ત થાય છે એમ ધારીને, ડિસ્ક 01111110 નો ઉપયોગ કરશે. પ્રથમ શૂન્ય-થી-એક સંક્રમણ 1 ને આઉટપુટ બનાવે છે, નીચેના પ્રવાહનું કોઈ આઉટપુટ થતું નથી, અને અંતે છેલ્લું એક-થી-શૂન્ય અંતિમ 1 બનાવે છે. ડેટાને પેટર્નમાં સંગ્રહિત કરવા ઉપરાંત જેને તેમના આંતરિક સ્વરૂપમાં અને તેમાંથી ઓન-ધ-ફ્લાય રૂપાંતરણની જરૂર હોય છે, ડિસ્કને એનાલોગ સિસ્ટમ સાથે સંકળાયેલી વધારાની સમસ્યાઓનો સામનો કરવો પડે છે-ઘોંઘાટ, યાંત્રિક અસરો અને અન્ય સમસ્યાઓ. ખાસ કરીને, સમયના નાના ફેરફારોને કારણે ડિસ્ક જિટર તરીકે ઓળખાતી અસરથી પીડાય છે કારણ કે પરિભ્રમણ દરમિયાન માધ્યમોની ઝડપ વધે છે અને ધીમી પડે છે. અનિવાર્ય ઝટકોનું એક સ્વરૂપ ચુંબકીય માધ્યમોના ઉન્માદને કારણે છે, જે બીટ શિફ્ટ તરીકે ઓળખાતી અસર તરફ દોરી શકે છે જે ચુંબકીય સંક્રમણના તારને સમયસર ખેંચવાનું કારણ બને છે. આ અસરો એ જાણવાનું મુશ્કેલ બનાવે છે કે કોઈ ચોક્કસ સંક્રમણ કયા બીટ સાથે સંબંધિત છે. આ સમસ્યાને ઉકેલવા માટે, ડિસ્ક પર લખેલા વધારાના સંકેતોનો ઉપયોગ કરીને ડિસ્ક અમુક પ્રકારની ઘડિયાળ પુનઃપ્રાપ્તિનો ઉપયોગ કરે છે. જ્યારે ડેટા વાંચવામાં આવે છે, ત્યારે ઘડિયાળના સિગ્નલને અલગ કરવામાં આવે છે અને ડેટા બિટ્સ પછી સિગ્નલમાં સ્પષ્ટ રીતે જોઈ શકાય છે અને મેમરીમાં યોગ્ય સ્લોટમાં સ્વચ્છ રીતે લાઇન કરી શકાય છે. એન્કોડિંગ એફએમ એન્કોડિંગ મૂળ ડેટાને એવી રીતે એન્કોડ કરવા માટે એક સરળ સિસ્ટમનો ઉપયોગ કરે છે કે જેમાં દરેક બીટ ડેટામાં ઓછામાં ઓછું એક સંક્રમણ હશે, જે સુનિશ્ચિત કરે છે કે સફળ ઘડિયાળ પુનઃપ્રાપ્તિ માટે આપેલ સમયગાળા દરમિયાન પૂરતા સંક્રમણો છે. આ કરવા માટે, તે રેકોર્ડિંગ મીડિયાની મહત્તમ આવર્તન કરતા બમણી મૂળભૂત માહિતી અવધિ સાથે કાર્ય કરે છે. આને "ક્લોક વિન્ડોઝ" તરીકે ઓળખવામાં આવે છે, જેમાં એક ઘડિયાળ સંક્રમણ અને પ્રતિ વિન્ડો એક ડેટા સંક્રમણ હોય છે. ડેટાના દરેક બીટ માટે ઓછામાં ઓછા બે વખતની જરૂર હોવાથી, એફએમ એન્કોડિંગ તે મીડિયા પર સૈદ્ધાંતિક રીતે શક્ય તેટલી અડધી રકમ સંગ્રહિત કરે છે. એફએમ વિભેદક માન્ચેસ્ટર એન્કોડિંગના અમલીકરણનો ઉપયોગ કરે છે. મૂળ માહિતીમાં શૂન્યને સમયગાળા દરમિયાન એક જ ચુંબકીય પ્રવાહ સંક્રમણ દ્વારા એન્કોડ કરવામાં આવે છે, અને એકને બે સંક્રમણો તરીકે એન્કોડ કરવામાં આવે છે. દાખલા તરીકે, જો મૂળ સિસ્ટમમાંથી ડેટાના બાઈટમાં બિટ્સ 09000001 હોય, તો ફ્લોપી ડિસ્ક નિયંત્રક તેને 10111010101011 શ્રેણીમાં અનુવાદિત કરશે, ઘડિયાળનું પ્રતિનિધિત્વ કરવા માટે દરેક બીટની સામે વધારાના સંકેતો દાખલ કરશે. જ્યારે આ સંકેત પછી રીડ/રાઈટ હેડ પર મોકલવામાં આવે છે, ત્યારે દર વખતે પલ્સ હોય ત્યારે ધ્રુવીયતા પલટી જશે. આ ઉદાહરણમાં, જો છેલ્લી માહિતી લખવાના અંતે હેડ મૂળ રીતે નીચી સ્થિતિમાં હોય, તો અગ્રણી 1 તેને ઉચ્ચ સ્થિતિમાં ફેરવશે, અને નીચેના શૂન્ય તેને ત્યાં જ છોડી દેશે. પરિણામ તે વિંડોમાં એક જ સંક્રમણ છે. આગામી બીટ પહેલા સ્થિતિને નીચલા સ્તરે ફેરવશે, અને પછી વિંડોમાં બે સંક્રમણો માટે તેને ઉચ્ચ પર પાછા ફેરવશે. આ સંક્રમણોને એન્કોડિંગ કરવા માટે સિસ્ટમને યજમાન કમ્પ્યુટરમાંથી ડિજિટલ ડેટા સ્વીકારવાની જરૂર પડે છે અને પછી તેને અંતર્ગત એફએમ ફોર્મેટમાં ફરીથી કોડ કરવાની જરૂર પડે છે. વાંચતી વખતે, પ્રણાલીએ ઘડિયાળના સંકેતને ફરીથી અલગ કરવો પડશે અને માત્ર ડેટા બિટ્સ છોડવા પડશે. એફએમ સિસ્ટમ એટલી સરળ હોવાથી, તેને 1970ના દાયકાના અંતમાં સેમિકન્ડક્ટર ફેબ્રિકેશન તકનીકોનો ઉપયોગ કરીને સિંગલ-ચિપ સ્વરૂપોમાં લાગુ કરી શકાય છે. આનાથી સંપૂર્ણ ડ્રાઇવ નિયંત્રકના અમલીકરણની કિંમતમાં ઘણો ઘટાડો થયો, જેમાં મોટાભાગે ઘડિયાળ, ડ્રાઇવ નિયંત્રક ચિપ, યજમાન કમ્પ્યુટર સાથે વાતચીત કરવા માટેની ચિપ અને કેટલીક બફર મેમરીનો સમાવેશ થતો હતો. ખાસ કરીને લોકપ્રિય વેસ્ટર્ન ડિજિટલ એફ. ડી. 1771 અને તેની વિવિધતાઓ હતી. ડેટા એન્કોડિંગ વિ ફોર્મેટ ઉપરની સામગ્રી ડિસ્ક પર લખાયેલા બાઇટ્સનો સંદર્ભ આપે છે, પરંતુ આ એક સરળીકરણ છે. મોટાભાગની ડિસ્કમાં, ડેટાનો એકમાત્ર એકમ સેક્ટર છે, અને તેની અંદરના વ્યક્તિગત બાઇટ્સનો નિયંત્રક માટે કોઈ અર્થ નથી. જ્યારે માહિતી લખવામાં આવે છે, ત્યારે નિયંત્રકને સંપૂર્ણ ક્ષેત્રની માહિતી સોંપવામાં આવે છે અને તેને બિટ્સની શ્રેણી તરીકે એક અણુ કામગીરી તરીકે લખવાનું કહેવામાં આવે છે. નિયંત્રક માત્ર એફ. એમ. માહિતીના આધારે બિટ્સને બાઇટ્સ સાથે સંરેખિત કરી શકતો નથી. આમ તે માત્ર ડેટાની અંદરના બિટ્સ જ નથી કે જે વાંચન પર ગોઠવવાની જરૂર છે, પરંતુ સમગ્ર ક્ષેત્રના ડેટાનું પ્રારંભિક બિંદુ છે. આ એન્કોડિંગ યોજના સાથે પરિપૂર્ણ થતું નથી, પરંતુ તેના બદલે ડિસ્ક ફોર્મેટ સાથે પરિપૂર્ણ થાય છે. જ્યારે નિયંત્રક માહિતીનું ક્ષેત્ર લખે છે, ત્યારે તે હેડર વિભાગ ઉમેરે છે જેમાં નીચેના ડેટા વિશેની માહિતી તેમજ ક્ષેત્રનું સરનામું હોય છે જેથી તે ભવિષ્યમાં મળી શકે. લેખન પ્રક્રિયા દરમિયાન, નિયંત્રક હેડર અને ડેટા પહેલાં વિશેષ "સમન્વય બાઇટ્સ" ની શ્રેણી પણ લખે છે. આઇબીએમ ફોર્મેટમાં, તેમાં તેર શૂન્યની શ્રેણી હોય છે, ત્યારબાદ હેડર અને ડેટા વિસ્તારોની સામે ત્રણ હેક્સાડેસિમલ એ1 હોય છે. આ એફએમ એન્કોડેડ નથી, તેથી નિયંત્રક તેમને સરળતાથી ઓળખી શકે છે. ડેટાની શરૂઆત શોધવા માટે નિયંત્રક આ સંકેતોને તાળું મારે છે, જે તરત જ છેલ્લા સમન્વય બાઈટને અનુસરે છે. તે પછી, તે બફરમાં દરેક આઠ બિટ્સને અનુગામી બાઇટ્સમાં વાંચે છે. એમ. એફ. એમ. સાથે બદલી કારણ કે દરેક બીટ ડેટાને એફ. એમ. સિસ્ટમમાં બે સંક્રમણ સમયગાળાની જરૂર પડે છે, તે ડિસ્કની સંભવિત સંગ્રહ ક્ષમતાનો માત્ર અડધો ભાગ જ ઉપયોગ કરે છે. આ વધુ અદ્યતન એન્કોડિંગની શ્રેણી તરફ દોરી ગયું જે ઉપલબ્ધ જગ્યાનો વધુ સારો ઉપયોગ કરે છે. સૌથી વધુ ઉપયોગમાં લેવાતું રિપ્લેસમેન્ટ મોડિફાઇડ ફ્રીક્વન્સી મોડ્યુલેશન અથવા એમ. એફ. એમ. હતું. આ પ્રણાલી દરેક વિંડોમાં માત્ર એક બીટ રેકોર્ડ કરે છે, જે અંતર્ગત ઘડિયાળ સંકેત ઉત્પન્ન કરે છે. બીટનું મૂલ્ય, 1 અથવા 0, વિન્ડોની અંદર પલ્સના સ્થાન દ્વારા એન્કોડ કરવામાં આવ્યું હતું. 1 ને બારીની મધ્યમાં પલ્સ સાથે એન્કોડ કરવામાં આવ્યા હતા; 0 ના અંતે પલ્સ સાથે. એમ. એફ. એમ. ને ઘડિયાળના સંકેતને પુનઃપ્રાપ્ત કરવા માટે વધુ જટિલ ઉકેલની જરૂર છે. સામાન્ય રીતે આ ફેઝ લોક લૂપ અથવા સમાન સિસ્ટમનું સ્વરૂપ લે છે જે ઘોંઘાટીયા ઇનપુટમાંથી સ્થિર આઉટપુટ ઘડિયાળ સંકેત ઉત્પન્ન કરશે. આ 1970 ના દાયકાના અંતથી ઓછા ખર્ચે આઇસીની ક્ષમતાઓથી બહાર હતું, તેથી જ 1980 ના દાયકાની શરૂઆતમાં પ્રારંભિક હોમ કમ્પ્યુટર યુગ દરમિયાન એફએમ લોકપ્રિય રહ્યું હતું. એમ. એફ. એમ. આઇ. સી. ઉપલબ્ધ હતા, અને તેનો ઉપયોગ આઇ. બી. એમ. પી. સી. જેવા વધુ મોંઘા પ્લેટફોર્મ પર થતો હતો, પરંતુ તેનો ઉપયોગ કરવા માટે બાહ્ય હાર્ડવેર, "ડેટા સેપરેટર" દ્વારા ઘડિયાળની પુનઃપ્રાપ્તિ કરવાની જરૂર હતી. આ સમયગાળા દરમિયાન IC ઉત્પાદન ઝડપથી આગળ વધી રહ્યું હતું, અને 1980ના દાયકાના મધ્ય સુધીમાં ઓલ-ઇન-વન MFM નિયંત્રકો દેખાયા અને બજાર ઝડપથી ડબલ-ડેન્સિટી ફોર્મેટ તરફ આગળ વધ્યું. સંદર્ભો સંદર્ભો ગ્રંથસૂચિ રેખા કોડ ફરતી ડિસ્ક કોમ્પ્યુટર સંગ્રહ માધ્યમ