Frequency modulation encoding
فریکوئنسی ماڈیولیشن انکوڈنگ، یا صرف ایف ایم، ڈیٹا کو ذخیرہ کرنے کا ایک طریقہ ہے جس نے ابتدائی فلاپی ڈسک ڈرائیوز اور ہارڈ ڈسک ڈرائیوز میں وسیع پیمانے پر استعمال دیکھا۔ ڈسک میڈیا پر نظر آنے والے "جٹر" کے نام سے جانے والے وقت کے اثرات کو حل کرنے کے لیے گھڑی کی بازیابی کی اجازت دینے کے لیے لکھے جانے پر ڈیفرینشل مانچسٹر انکوڈنگ کا استعمال کرتے ہوئے ڈیٹا میں ترمیم کی جاتی ہے۔ یہ آئی بی ایم مین فریم ڈرائیوز پر متعارف کرایا گیا تھا اور ابتدائی منی کمپیوٹر اور مائیکرو کمپیوٹر فلاپیز میں تقریبا عالمگیر تھا۔ فلاپیز کے معاملے میں، ایف ایم انکوڈنگ نے تقریبا 80 کے بی ڈیٹا کو انچ کی ڈسک پر محفوظ کرنے کی اجازت دی۔ آئی بی ایم نے 1970 میں شروع ہونے والے زیادہ موثر ترمیم شدہ فریکوئنسی ماڈیولیشن، یا ایم ایف ایم کو متعارف کرانا شروع کیا۔ انہوں نے اس فارمیٹ کو "ڈبل ڈینسٹی" کے طور پر حوالہ دیا، جس میں اصل ایف ایم ماضی میں "سنگل ڈینسٹی" بن گیا۔ ایم ایف ایم کو نافذ کرنا زیادہ مشکل تھا اور یہ 1980 کی دہائی کے اوائل تک نہیں تھا کہ ڈبلیو ڈی 1770 جیسے کم لاگت والے آل ان ون ایم ایف ایم فلاپی ڈرائیو کنٹرولرز ابھرے۔ اس کی وجہ سے 1980 کی دہائی کے وسط تک ایم ایف ایم کے حق میں ایف ایم انکوڈنگ تیزی سے ختم ہو گئی۔ بنیادی اسٹوریج میکانزم جدید کمپیوٹرز میں اہم میموری سسٹم دو مختلف برقی سگنلز، عام طور پر وولٹیج کا استعمال کرتے ہوئے بائنری معلومات کو محفوظ کرتے ہیں۔ مثال کے طور پر ڈی آر اے ایم میں، ایک مخصوص حد پر وولٹیج کی موجودگی بائنری کی نمائندگی کرتی ہے، جبکہ اس قدر سے نیچے کوئی بھی وولٹیج صفر کی نمائندگی کرتا ہے۔ ASCII میں حرف "A" کو بائنری میں 01000001 کے طور پر پیش کیا جاتا ہے، جسے 1970 کی دہائی کے آخر میں DRAM جیسے موسٹک MK4116 میں میموری بنانے والے انفرادی کیپسیٹرز میں 0 اور 5 V وولٹیج کی سیریز کے طور پر محفوظ کیا جا سکتا ہے۔ اس کے برعکس، فلاپی ڈسک جیسے مقناطیسی ریکارڈنگ سسٹم اس ڈیٹا کو مقناطیسی قطعیت میں تبدیلی کے طور پر ریکارڈ کرتے ہیں۔ یہ مقناطیسی انڈکشن کا استعمال کرتے ہوئے ڈیٹا کو پڑھنے اور لکھنے کے طریقے کی وجہ سے ہے۔ پڑھنے کے دوران، ڈسک گھوم رہی ہوتی ہے اس لیے اس کی سطح تیزی سے ریڈ/رائٹ ہیڈ، ایک چھوٹے برقی مقناطیسی سے آگے بڑھ جاتی ہے۔ جب ڈسک پر مقناطیسی چارج کی قطعیت بدلتی ہے، تو سر میں بجلی کی ایک مختصر نبض پیدا ہوتی ہے جسے ایک کے طور پر پڑھا جاتا ہے، کوئی بھی حصہ جہاں قطعیت تبدیل نہیں ہوتی ہے وہ صفر پیدا کرتا ہے۔ اسی حرف A کو انکوڈ کرنے کے لیے، یہ فرض کرتے ہوئے کہ پچھلا ڈیٹا صفر کے ساتھ ختم ہوتا ہے، ایک ڈسک 01111110 کا استعمال کرے گی۔ پہلی صفر سے ایک منتقلی 1 کی آؤٹ پٹ کا سبب بنتی ہے، مندرجہ ذیل کا سلسلہ کوئی آؤٹ پٹ کا سبب نہیں بنتا ہے، اور آخر میں آخری ایک سے صفر حتمی 1 بناتا ہے۔ نمونوں میں ذخیرہ کیے جانے والے ڈیٹا کے علاوہ جس میں ان کی اندرونی شکل میں اور اس سے آن-دی-فلائی تبدیلی کی ضرورت ہوتی ہے، ڈسک کو ینالاگ سسٹم ہونے سے وابستہ اضافی مسائل کا سامنا کرنا پڑتا ہے-شور، مکینیکل اثرات اور دیگر مسائل۔ خاص طور پر، ڈسکوں کو وقت میں چھوٹی تبدیلیوں کی وجہ سے جٹر کے نام سے جانا جانے والے اثر کا سامنا کرنا پڑتا ہے کیونکہ گردش کے دوران میڈیا کی رفتار تیز اور سست ہوتی ہے۔ ناگزیر جٹر کی ایک شکل مقناطیسی میڈیا کے ہسٹیریسیس کی وجہ سے ہے، جو بٹ شفٹ کے نام سے جانا جاتا اثر کا باعث بن سکتا ہے جس کی وجہ سے مقناطیسی منتقلی کے تار وقت کے ساتھ پھیل جاتے ہیں۔ ان اثرات سے یہ جاننا مشکل ہو جاتا ہے کہ کسی مخصوص منتقلی کا تعلق کس بٹ سے ہے۔ اس مسئلے کو حل کرنے کے لیے، ڈسک پر لکھے گئے اضافی اشاروں کا استعمال کرتے ہوئے ڈسک گھڑی کی بازیابی کی کسی نہ کسی شکل کا استعمال کرتی ہیں۔ جب ڈیٹا پڑھا جاتا ہے، تو گھڑی کے سگنل کو الگ کر دیا جاتا ہے اور پھر ڈیٹا بٹس کو سگنل میں واضح طور پر دیکھا جا سکتا ہے اور میموری میں مناسب سلاٹس میں صاف طور پر کھڑا کیا جا سکتا ہے۔ انکوڈنگ ایف ایم انکوڈنگ اصل ڈیٹا کو اس طرح سے انکوڈ کرنے کے لیے ایک سادہ نظام کا استعمال کرتی ہے کہ ڈیٹا کے ہر بٹ میں کم از کم ایک منتقلی ہو، اس بات کو یقینی بناتے ہوئے کہ ایک مقررہ مدت کے دوران گھڑی کی کامیاب بازیابی کے لیے کافی ٹرانزیشن موجود ہوں۔ ایسا کرنے کے لیے، یہ ریکارڈنگ میڈیا کی زیادہ سے زیادہ تعدد سے دوگنا بنیادی ڈیٹا پیریڈ کے ساتھ کام کرتا ہے۔ انہیں "کلاک ونڈوز" کے نام سے جانا جاتا ہے، جس میں ایک گھڑی کی منتقلی اور فی ونڈو ایک ڈیٹا کی منتقلی ہوتی ہے۔ چونکہ ڈیٹا کے ہر بٹ کے لیے کم از کم دو بار کی ضرورت ہوتی ہے، اس لیے ایف ایم انکوڈنگ اس میڈیا پر نظریاتی طور پر ممکن رقم کا تقریبا نصف ذخیرہ کرتی ہے۔ ایف ایم تفریق مانچسٹر انکوڈنگ کے نفاذ کا استعمال کرتا ہے۔ اصل اعداد و شمار میں ایک صفر کو مدت کے دوران ایک واحد مقناطیسی بہاؤ کی منتقلی کے ذریعے انکوڈ کیا جاتا ہے، اور ایک کو دو ٹرانزیشن کے طور پر انکوڈ کیا جاتا ہے۔ مثال کے طور پر، اگر اصل سسٹم کے ڈیٹا کے بائٹ میں بٹس 01000001 ہوتے ہیں، تو فلاپی ڈسک کنٹرولر اسے 10111010101011 سیریز میں ترجمہ کرے گا، اور گھڑی کی نمائندگی کے لیے ہر بٹ کے سامنے اضافی سگنلز داخل کرے گا۔ جب یہ سگنل پھر ریڈ/رائٹ ہیڈ پر بھیجا جاتا ہے، تو جب بھی نبض ہوتی ہے تو قطعیت پلٹ جاتی ہے۔ اس مثال میں، اگر آخری ڈیٹا لکھنے کے اختتام پر سر اصل میں نچلی حالت میں تھا، تو سرفہرست 1 اسے اونچی حالت میں پلٹ دے گا، اور مندرجہ ذیل صفر اسے وہیں چھوڑ دے گا۔ نتیجہ اس ونڈو میں ایک واحد منتقلی ہے۔ اگلا بٹ پہلے ریاست کو نیچے کی طرف پلٹ دے گا، اور پھر اسے واپس اونچی طرف پلٹ دے گا، ونڈو میں دو ٹرانزیشن کے لیے۔ ان ٹرانزیشنز کو انکوڈنگ کرنے کے لیے سسٹم کو میزبان کمپیوٹر سے ڈیجیٹل ڈیٹا کو قبول کرنے اور پھر اسے بنیادی ایف ایم فارمیٹ میں دوبارہ کوڈ کرنے کی ضرورت ہوتی ہے۔ پڑھنے پر، سسٹم کو گھڑی کے سگنل کو دوبارہ الگ کرنا پڑتا ہے اور صرف ڈیٹا بٹس چھوڑنا پڑتا ہے۔ چونکہ ایف ایم سسٹم بہت آسان ہے، اس لیے اسے 1970 کی دہائی کے آخر میں سیمی کنڈکٹر من گھڑت تکنیک کا استعمال کرتے ہوئے سنگل چپ شکلوں میں لاگو کیا جا سکتا ہے۔ اس نے ایک مکمل ڈرائیو کنٹرولر کے نفاذ کی لاگت کو بہت کم کر دیا، جس میں بڑی حد تک ایک گھڑی، ایک ڈرائیو کنٹرولر چپ، میزبان کمپیوٹر کے ساتھ بات چیت کرنے کے لیے ایک چپ، اور کچھ بفر میموری شامل تھی۔ خاص طور پر مقبول ویسٹرن ڈیجیٹل ایف ڈی 1771 اور اس کی مختلف حالتیں تھیں۔ ڈیٹا انکوڈنگ بمقابلہ فارمیٹ مندرجہ بالا مواد ڈسک پر لکھے جانے والے بائٹس سے مراد ہے، لیکن یہ ایک آسان کاری ہے۔ زیادہ تر ڈسکوں میں، ڈیٹا کی واحد اکائی سیکٹر ہے، اور اس کے اندر موجود انفرادی بائٹس کنٹرولر کے لیے کوئی معنی نہیں رکھتے۔ جب ڈیٹا لکھا جاتا ہے، تو کنٹرولر کو ایک مکمل شعبے کے قابل ڈیٹا کے حوالے کیا جاتا ہے اور کہا جاتا ہے کہ وہ اسے بٹس کی ایک سیریز کے طور پر واحد جوہری آپریشن کے طور پر لکھیں۔ کنٹرولر صرف ایف ایم معلومات کی بنیاد پر بٹس کو بائٹس کے ساتھ سیدھا نہیں کر سکتا۔ اس طرح یہ صرف اعداد و شمار کے اندر موجود بٹس نہیں ہیں جنہیں پڑھنے پر سیدھا کرنا پڑتا ہے، بلکہ مجموعی طور پر شعبے کے اعداد و شمار کا نقطہ آغاز ہوتا ہے۔ یہ انکوڈنگ اسکیم کے ساتھ نہیں بلکہ اس کے بجائے ڈسک فارمیٹ کے ساتھ پورا ہوتا ہے۔ جب کنٹرولر ڈیٹا کا ایک شعبہ لکھتا ہے، تو یہ ایک ہیڈر سیکشن شامل کرتا ہے جس میں مندرجہ ذیل ڈیٹا کے بارے میں معلومات کے ساتھ ساتھ سیکٹر کا پتہ بھی شامل ہوتا ہے تاکہ اسے مستقبل میں پایا جا سکے۔ لکھنے کے عمل کے دوران، کنٹرولر ہیڈر اور ڈیٹا سے پہلے خصوصی "سنک بائٹس" کا ایک سلسلہ بھی لکھتا ہے۔ آئی بی ایم فارمیٹ میں، یہ تیرہ صفروں کی ایک سیریز پر مشتمل ہوتا ہے جس کے بعد ہیڈر اور ڈیٹا ایریا کے سامنے تین ہیکساڈیسیمل اے 1 ہوتے ہیں۔ یہ ایف ایم انکوڈڈ نہیں ہیں، لہذا کنٹرولر آسانی سے ان کی شناخت کر سکتا ہے۔ کنٹرولر ڈیٹا کے آغاز کو تلاش کرنے کے لیے ان سگنلز کو لاک کرتا ہے، جو فوری طور پر آخری مطابقت پذیری بائٹ کی پیروی کرتا ہے۔ اس کے بعد، یہ بفر میں ہر آٹھ بٹس کو بعد کے بائٹس میں پڑھتا ہے۔ ایم ایف ایم کے ساتھ تبدیلی چونکہ ڈیٹا کے ہر بٹ کو ایف ایم سسٹم میں دو منتقلی کے ادوار کی ضرورت ہوتی ہے، اس لیے یہ ڈسک کی ممکنہ اسٹوریج کی صلاحیت کا صرف نصف استعمال کرتا ہے۔ اس کی وجہ سے مزید جدید انکوڈنگ کا ایک سلسلہ شروع ہوا جو دستیاب جگہ کا بہتر استعمال کرتا ہے۔ سب سے زیادہ استعمال ہونے والا متبادل ترمیم شدہ فریکوئنسی ماڈیولیشن، یا ایم ایف ایم تھا۔ اس نظام نے ہر ونڈو میں صرف ایک بٹ ریکارڈ کیا، جس سے بنیادی گھڑی کا سگنل پیدا ہوا۔ بٹ کی قیمت، 1 یا 0، ونڈو کے اندر پلس کے مقام سے انکوڈ کی گئی تھی۔ 1 کو ونڈو کے وسط میں دالوں کے ساتھ انکوڈ کیا گیا تھا ؛ 0 کے آخر میں پلس کے ساتھ۔ ایم ایف ایم کو گھڑی کے سگنل کی بازیابی کے لیے زیادہ پیچیدہ حل کی ضرورت ہوتی ہے۔ عام طور پر یہ فیز لاک لوپ یا اسی طرح کے نظام کی شکل اختیار کرتا ہے جو شور والے ان پٹ سے مستحکم آؤٹ پٹ کلاک سگنل پیدا کرے گا۔ یہ 1970 کی دہائی کے آخر سے کم لاگت والے آئی سی کی صلاحیتوں سے بالاتر تھا، یہی وجہ ہے کہ 1980 کی دہائی کے اوائل میں ابتدائی گھریلو کمپیوٹر کے دور میں ایف ایم مقبول رہا۔ ایم ایف ایم آئی سی دستیاب تھے، اور آئی بی ایم پی سی جیسے زیادہ مہنگے پلیٹ فارمز پر استعمال ہوتے تھے، لیکن ان کے استعمال کے لیے کلاک ریکوری کو بیرونی ہارڈ ویئر، "ڈیٹا سیپریٹر" کے ذریعے انجام دینے کی ضرورت ہوتی تھی۔ اس عرصے کے دوران آئی سی مینوفیکچرنگ تیزی سے آگے بڑھ رہی تھی، اور 1980 کی دہائی کے وسط تک آل ان ون ایم ایف ایم کنٹرولرز نمودار ہوئے اور مارکیٹ تیزی سے ڈبل ڈینسٹی فارمیٹ میں منتقل ہو گئی۔ حوالہ جات ببلیوگرافی لائن کوڈز گھومنے والی ڈسک کمپیوٹر اسٹوریج میڈیا