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En informática , la grabación codificada en grupo o la grabación con código de grupo ( GCR ) se refiere a varios métodos de codificación distintos pero relacionados para medios magnéticos . El primero, utilizado en Cinta magnética de 6250 bpi desde 1973, es un código de corrección de errores combinado con un esquema de codificación de longitud de ejecución limitada (RLL), que pertenece al grupo de códigos de modulación . [1] Los otros son diferentes métodos de codificación de disco duro de mainframe y disquete utilizados en algunas microcomputadoras hasta finales de los años ochenta. GCR es una forma modificada de un código NRZI , pero necesariamente con una mayor densidad de transición. [1]

Cinta magnética

Grabación codificada Grupo primero fue utilizado para el almacenamiento de datos de cinta magnética en 9-track cinta de carrete a carrete . [1] El término fue acuñado durante el desarrollo de la Unidad de Cinta Magnética IBM 3420 Modelo 4/6/8 [2] y la correspondiente Unidad de Control de Cinta 3803 Modelo 2, [3] [2] ambas introducidas en 1973. [2] [4] IBM se refirió al código de corrección de errores en sí mismo como "grabación codificada en grupo". Sin embargo, GCR ha llegado a referirse al formato de grabación de Cinta de 6250 bpi (250 bits / mm [1] ) en su totalidad, y posteriormente a formatos que utilizan códigos RLL similares sin el código de corrección de errores.

Para leer y escribir de manera responsable en cinta magnética , se deben seguir varias restricciones sobre 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. La segunda es que debe haber una inversión de flujo con la frecuencia suficiente para mantener el reloj del lector en fase con la señal escrita; es decir, la señal debe sincronizarse automáticamente y, lo que es más importante, mantener la salida de reproducción lo suficientemente alta, ya que es proporcional a la densidad de las transiciones de flujo. Antes de Cintas de 6250 bpi, Las cintas de 1600 bpi cumplieron con estas limitaciones utilizando una técnica llamada codificación de fase (PE), que solo tenía una eficiencia del 50%. Para Cintas GCR de 6250 bpi, se utiliza un código (0, 2)  RLL , o más específicamente un4/5 (0, 2) código de bloque . [1] Este código requiere que se escriban cinco bits por cada cuatro bits de datos. [1] El código está estructurado de modo que no más de dos bits cero (que están representados por la falta de inversión de flujo) pueden ocurrir en una fila, [1] ya sea dentro de un código o entre códigos, sin importar 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. Eliminar el patrón de todos unos (11111) del resto deja 16 palabras de código adecuadas.

El  Código GCR RLL de 6250 bpi: [5] [6] [7]

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

Debido a la densidad extremadamente alta de  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). [8] Este código es una combinación de una pista de paridad y un código polinomial 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 un octavo byte de verificación en la cinta. Al leer, la paridad se calcula en cada byte y se realiza un OR exclusivocon el contenido de la pista de paridad, y el código de verificación polinomial calculado y con un OR exclusivo con el código de verificación recibido, lo que da como resultado dos palabras de síndrome de 8 bits. Si ambos son cero, los datos están libres de errores. De lo contrario, la lógica de corrección de errores en el controlador de cinta corrige los datos antes de que se reenvíen al host. El código de corrección de errores puede corregir cualquier número de errores en una sola pista, o en dos pistas cualesquiera si las pistas erróneas pueden identificarse por otros medios.

En las nuevas unidades de cinta de 18 pistas de media pulgada de IBM que graban a 24 000  bpi,4/5 (0, 2) GCR fue reemplazado por un más eficiente 8/9 (0, 3) código de modulación, mapeando ocho bits a nueve bits. [1]

Discos duros

A mediados de la década de 1970, Sperry Univac , División ISS, estaba trabajando en discos duros grandes para el negocio de mainframe utilizando codificación grupal. [9]

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 100163-51-8 y 100163-52-6), Micropolis aprobó la codificación de datos con grabación codificada en grupo [10] en unidades de disquete de 5¼ pulgadas, 100 tpi y 77 pistas para almacenar doce sectores de 512 bytes por pista desde 1977 o 1978. [11] [12] [13] [14]

Microperiféricos

Micro Peripherals, Inc. (MPI) comercializaba 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. [15] [16]

Durango

El Durango Systems F-85 (presentado en septiembre de 1978 [17] [18] ) usaba unidades de disquete de 5¼ pulgadas y 100 tpi de una cara que proporcionaban 480 KB utilizando una codificación codificada de 4/5 grupos de alta densidad patentada. La máquina estaba usando un controlador de disquete Western Digital FD1781 , diseñado por un ex ingeniero de Sperry ISS, [14] con unidades Micropolis de 77 pistas. [19] En modelos posteriores, como la serie Durango 800 [20] , se amplió a una opción de doble cara por 960 KB (946 KB formateados [20] [nb 1] ) por disquete. [18] [21] [19] [11]

Apple

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

  • Entre dos bits uno cualesquiera, puede haber un máximo de un bit cero.
  • Cada byte de 8 bits debe comenzar con un bit.

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 diferencial Manchester o FM (digital) (modulación de frecuencia). Conocida como codificación 4 y 4 , la implementación de Apple resultante permitió que solo se registraran diez sectores de 256 bytes por pista en un disquete de 5¼ pulgadas de densidad única. Utiliza dos bytes para cada byte.

Cerca de un mes antes del envío de la unidad de disco en la primavera de 1978, [23] Wozniak se dio cuenta de que un esquema de codificación más complejo permitiría que cada byte de ocho bits en el disco contenga cinco bits de datos útiles en lugar de cuatro bits. Esto se debe a que hay 34 bytes que tienen el bit superior establecido y no hay dos bits cero en una fila. 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 ] : [24]

Códigos GCR reservados: 0xAA y 0xD5. [24]

Wozniak llamó al sistema "mi experiencia más increíble en Apple y el mejor trabajo que hice". [23]

Más tarde, el diseño del controlador de la unidad de disquete se modificó para permitir que un byte en el disco contenga hasta un par de bits cero seguidos. Esto permitió que cada byte de ocho bits contenga seis bits de datos útiles y permitiera 16 sectores por pista. Este esquema se conoce como codificación 6-y-2 , [24] y se usó en Apple Pascal , Apple DOS 3.3 [24] y ProDOS , [26] y posteriormente con unidades Apple FileWare en Apple Lisa y 400K y 800K 3½ Discos de pulgadas en Macintosh y Apple II . [27] [28]Apple no llamó originalmente a este esquema "GCR", pero el término se le aplicó más tarde [28] para distinguirlo de los disquetes de IBM PC que usaban el esquema de codificación MFM .

Códigos GCR reservados: 0xAA y 0xD5. [24] [26]

Comodoro

Independientemente, Commodore Business Machines (CBM) creó un esquema de grabación codificado en grupo para su disquetera Commodore 2040 (lanzada en la primavera de 1979). Las restricciones relevantes en la unidad 2040 eran que no podían ocurrir más de dos bits cero seguidos; la unidad no impuso ninguna restricción especial sobre el primer bit de un byte. Esto permitió el uso de un esquema similar al utilizado en Unidades de cinta de 6250 bpi. Cada cuatro bits de datos se traducen a cinco bits en el disco, de acuerdo con la siguiente tabla:

Cada código comienza y termina con como máximo un bit cero, lo que garantiza que incluso cuando los códigos estén concatenados, los datos codificados nunca contendrán más de dos bits cero seguidos. Con esta codificación son posibles como máximo ocho bits uno seguidos. Por lo tanto, Commodore usó secuencias de diez o más bits seguidos como marca de sincronización.

Este esquema GCR más eficiente, combinado con un enfoque de grabación de densidad de bits constante aumentando gradualmente la frecuencia de reloj ( velocidad angular constante de zona , ZCAV) y almacenando más sectores físicos en las pistas externas que en las internas ( grabación de bits de zona , ZBR ), permitió a Commodore ajustar 170 kB en un disquete estándar de una sola cara de densidad única de 5,25 pulgadas, donde Apple cabía 140 kB (con codificación 6 y 2) o 114 kB (con codificación 5 y 3) y un El disquete codificado en FM tenía solo 88 kB.

Sirius / Victor

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, utilizaron una combinación de GCR de diez bits y grabación de densidad de bits constante al disminuir gradualmente la velocidad de rotación de una unidad para las pistas externas. en nueve zonas para lograr capacidades formateadas de 606 kB (una cara) /1188  kB (doble cara) en soportes de 96 tpi . [30] [31] [32] [33]

Hermano

A partir de 1985, Brother presentó una familia de máquinas de escribir con procesador de texto dedicadas 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 en grupo específico de Brother con doce sectores de 256 bytes para almacenar hasta 120 KB [nb 3] en una sola cara y hasta 240 KB [nb 3] en disquetes de doble densidad (DD) de doble cara. [14] [34] [35] [36] Según se informa, los prototipos ya se mostraron en la Internationale Funkausstellung 1979 (IFA) en Berlín.

Afilado

En 1986, Sharp presentó una solución de unidad de disco de bolsillo giratoria de 2,5 pulgadas (unidades: CE-1600F , CE-140F ; internamente basada en el chasis FDU-250; soporte: CE-1650F ) para su serie de computadoras de bolsillo con capacidad formateada. de62 464 bytes por cada lado (2 × 64 nominales kB, 16 pistas, 8 sectores / pista, 512 bytes por sector, 48 TPI , 250 kbit / s, 270 rpm) con (4/5) de grabación GCR. [37] [38]

Otros usos

También se evaluó el GCR para su 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 ). [39]

Ver también

  • Modulación de frecuencia modificada (MFM)
  • Longitud de ejecución limitada (RLL)
  • Modulación de ocho a catorce (EFM)
  • Código de corrección de errores
  • Codificación 8b / 10b
  • El codigo del grupo
  • 4B5B
  • Máquina Woz integrada (IWM)

Notas

  1. ^ El folleto del producto de laserie Durango 800 documenta una " capacidad en línea " formateadade 1.892 MB para las unidades de disquete. Sin embargo, el sistema estaba equipado con dos unidades de disquete Micropolis de 100 tpi y 77 pistas de5¼ pulgadasde forma predeterminada, y 1.892 MB es aproximadamente el doble de 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 losformatos de disquete de 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 solo de 38 pistas.
  3. ^ a b 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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  2. ↑ a b c Personal de CW (14 de marzo de 1973). "6.250 Byte / In. Densidad - Almacenamiento IBM 3420 más que triplicado" . Computerworld . White Plains, Nueva York, Estados Unidos. VII (11): 1–2 . Consultado el 23 de marzo de 2017 . IBM agregó tres nuevos modelos al sistema de cinta magnética 3420 que pueden registrar datos con la "capacidad de grabación más densa que se haya ofrecido", según la compañía. Usando un nuevo método llamado Group Coded Recording (GCR), las unidades IBM pueden manejar cintas que contienen una densidad de datos de 6.250 bytes / pulg. en comparación con 1.600 bytes / pulg. en modelos anteriores del 3420. […] También se anunció una unidad de control mejorada: el 3803Modelo 2 - que funciona tanto con las unidades de cinta 3420 anteriores como con las más recientes. El Modelo 2 incluye la capacidad de corregir errores en una o dos pistas "simultáneamente mientras la cinta está en movimiento", dijo IBM. […] El método GCR segmenta los datos escritos en cinta en grupos de caracteres a los que se agrega un carácter de codificación especial. Y la densidad más alta se basa en una combinación de un esquema de codificación modificado, una brecha entre registros más pequeña (llamada brecha entre bloques) y componentes electrónicos y electromecánicos modificados, dijo IBM. Los sistemas de cinta 3803/3420 instalados se pueden convertir a densidades más altas en el campo. […]
  3. ^ "La Galería de Hierro Viejo" . 2004. Archivado desde el original el 25 de diciembre de 2008. […] Me mudé al laboratorio de Poughkeepsie en 1958 […] Más tarde fui diseñador principal y arquitecto de la Unidad de control de cinta 2802 y, unos años después, diseñador principal y arquitecto del 3803, que fue una gran modificación basada en el 2802. Tres de nosotros compartimos un premio corporativo por el 3803 y yo, junto con el planificador Charlie Von Reyn, se nos ocurrió el nombre " Grabación codificada en grupo (GCR)" como el nombre del método de grabación. […] (NB. Un comentario anónimo de uno de los desarrolladores sobre el origen del nombre "Grabación codificada en grupo").
  4. ^ Harris, John P .; Phillips, William B .; Wells, Jack F .; Winger, Wayne D. (septiembre de 1981). "Innovaciones en el diseño de subsistemas de cintas magnéticas". Revista de investigación y desarrollo de IBM . Corporación de Máquinas de Negocios Internacionales . 25 (5): 691–700. CiteSeerX 10.1.1.83.2700 . doi : 10.1147 / rd.255.0691 . 
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  8. ^ Patel, Arvind Motibhai; Hong, Se junio (1974). "Código rectangular óptimo para cintas magnéticas de alta densidad" . Revista de investigación y desarrollo de IBM . 18 (6): 579–588. doi : 10.1147 / rd.186.0579 .
  9. Jacoby, George V. (6 de enero de 2003) [Septiembre de 1977]. "Un nuevo código de anticipación para una mayor densidad de datos". Transacciones IEEE sobre Magnetismo . Sperry Univac , División ISS, Cupertino, CA, EE.UU .: IEEE . 13 (5): 1202–1204. doi : 10.1109 / TMAG.1977.1059670 .(NB. Este artículo sobre la 15:00 código también se presentó en la Intermag 1977 en junio de 1977.)
  10. ^ US 4261019 , McClelland, S. Barry, "Compatible Digital Magnetic Recording System", publicado el 7 de abril de 1981, asignado a Micropolis Corporation  (NB. Número de solicitud: US 06/098381)
  11. ^ a b "Vista previa de NCC: OEM en NCC - Micropolis Corp" . Computerworld . CW Communications, Inc. XII (22): P / 50. 1978-05-28 . Consultado el 12 de junio de 2017 . […] Micropolis ha ampliado la capacidad de 5,25 pulgadas. subsistemas de disquete a través de modelos de doble cara con almacenamiento de archivos formateados de hasta casi 2 millones de bytes […] La serie Megafloppy también cuenta con un controlador inteligente que facilita la interconexión de cuatro subsistemas a una interfaz de host común para una capacidad total de almacenamiento en línea de más de 15 millones de bytes […] Las versiones de doble cara de la línea de productos se implementarán primero en dos OEM serie - Modelo 1015 y Modelo 1055 […] El Modelo 1015 es una unidad sin empaquetar diseñada para el fabricante que integra el almacenamiento en disquete en su propio gabinete del sistema. Hay disponible una gama de capacidades de almacenamiento de 143.000 a 630.000 bytes por unidad […] Los clientes del modelo 1015 tienen la opción de utilizar el controlador inteligente Micropolis y el método de grabación de códigos grupales (GCR) para ampliar aún más el espacio de archivos hasta 946.000 bytes […] GCR y un controlador basado en microprocesador como características estándar, el modelo 1055 de 5.25 pulg. el disquete tiene cuatro sectores suavesformatos para cada una de sus 77 pistas, con una capacidad máxima de 1.892.000 bytes de espacio de archivo en su versión de doble cara […] Un módulo adicional disponible para el 1055 se compone de dos cabezales de lectura / escritura y dos unidades, compartiendo un controlador común. La capacidad del subsistema (formato) con el módulo es 3.784.000 bytes [...] hasta cuatro 1055s, cada uno con un módulo adicional, pueden ser conectados en cadena a un huésped común para una capacidad máxima de almacenamiento en línea de más de bytes 15M […]
  12. ^ Subsistema de disquete manual de mantenimiento de Micropolis (PDF) (revisión 1, 1ª ed.). Micropolis Corporation . Febrero de 1979. 1082-04. Archivado (PDF) desde el original el 12 de junio de 2017 . Consultado el 12 de junio de 2017 . (NB. Micropolis 100163-51-8 y 100163-52-6 están basados ​​en GCR).
  13. ^ "InfoNews / Hardware: Hardware / Briefs" . InfoWorld . 2 (2): 19. 3 de marzo de 1980 . Consultado el 12 de junio de 2017 . […] Se han agregado cuatro nuevos productos de 96 pistas por pulgada a la línea actual de Micropolis de disquetes de una y dos caras de 100 tpi. Las unidades de 96 tpi ofrecen 70 pistas por lado, a diferencia de las 77 que ofrece la línea MegaFloppy . Los cuatro modelos son: 1) El 1015-V: 436 KB, sin formatear, grabación FM / MFM […] 2) El 1016-V: 532 KB sin formatear, Grabación codificada en grupo (GCR) […] 3) El 1015-VI : una versión de dos cabezales de la unidad MFM, 872 KB […] 4) El 1016-VI: también una unidad de dos cabezales, codificación GCR de 1.064 MB […]
  14. ↑ a b c Guzis, Charles "Chuck" P. (20 de septiembre de 2015). "Formato de distribución multiplataforma" . Sydex. Archivado desde el original el 14 de junio de 2017 . Consultado el 14 de junio de 2017 . […] Al mismo tiempo, Micropolis estaba trabajando con un disco de 5.25 "que podía contener hasta un 8", usando algunos trucos. La unidad Micropolis era de 100 tpi, 77 pistas y, mediante el uso de GCR, podía contener 12 sectores de 512 bytes por pista. Eso es 462 KiB. Esto fue alrededor de 1977-78. […] La […] implementación de la unidad y el controlador (la nuestra fue realizada por un tipo que habíamos reclutado de Sperry ISS) fue […] compleja y costosa […] Los discos Brother WP […] son ​​de 38 pistas, de un solo lado, GCR codificado por Brother que contiene […] 120K en disquetes 2D. […]
  15. ^ Allen, David (febrero de 1978). "Una interfaz Minifloppy" (PDF) . BYTE . Kansas City, Estados Unidos. 3 (2): 114, 116-118, 120, 122, 134-125. Archivado desde el original (PDF) el 14 de junio de 2017 . Consultado el 14 de junio de 2017 . […] De los códigos alternativos utilizados para lograr la doble densidad, GCR (Group Coded Recording) parece bastante atractivo. Micro Peripherals Inc ha implementado doble densidad utilizando GCR en un disquete de tamaño completo y un sistema de controlador que se comercializa actualmente. […] GCR no es más que el antiguo NRZ en espera con sus ventajas, pero como el NRZ ordinario no tiene información de reloj y tiene un contenido de CC potencialmente alto durante cadenas largas de unos o ceros, los datos se reformatean para eliminar las cadenas largas. El reformateo convierte cada grupo de cuatro bits de datos originales en cinco bits de datos codificados en grupo; los cinco bits de la versión codificada siempre tendrán una combinación de unos y ceros, incluso si los datos reales están todos en un solo estado. El reformateo en GCR se puede lograr en software, a diferencia de MFM, etc.que casi inevitablemente debe codificarse y decodificarse en hardware. Por lo tanto, GCR tiene buenas posibilidades como esquema de bajo costo y alta confiabilidad para lograr la doble densidad. […][1]
  16. ^ "Rendimiento mejorado de reclamo de disquetes" . Computerworld . CW Communications, Inc. XIII (7): 90. 12/02/1979 . Consultado el 14 de junio de 2017 .
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Lectura adicional

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  • ANSI INCITS 54-1986 (R2002) Cinta magnética grabada para intercambio de información (6250  bpi, GCR)
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Enlaces externos

  • "Les Disquettes Et Le Drive Disk II" (en francés). Archivado desde el original el 9 de julio de 2018 . Consultado el 9 de julio de 2018 ., "Les Nibbles" (en francés). Archivado desde el original el 22 de marzo de 2017 . Consultado el 9 de julio de 2018 ., "La Methode PRODOS: Rapide Et Efficace" (en francés). Archivado desde el original el 9 de julio de 2018 . Consultado el 9 de julio de 2018 .