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コンピュータサイエンスにおいて、グループコード化記録またはグループコード記録（GCR ）は、磁気媒体上のデータを表現するためのいくつかの異なるが関連するエンコード方法を指します。 1973年以来6250 bpiの磁気テープで使用されている[1] [2]は、ランレングス制限（RLL）符号化方式と組み合わせたエラー訂正コードであり、変調コードのグループに属します。[3]その他は、 1980年代後半までメインフレームのハードディスクやマイクロコンピュータのフロッピーディスクで使用されていた同様の符号化方法です。 GCRはNRZIコードの修正形式ですが、必然的に遷移密度が高くなります。[3]
磁気テープ
グループコード化記録は、9トラックのオープンリールテープ上の磁気テープデータストレージに最初に使用されました。[3]この用語は、 1973年に発表されたIBM 3420モデル4/6/8磁気テープユニット[1]と対応する3803モデル2テープコントロールユニット[4] [1]の開発中に造られました。 [1] [5] IBMはエラー訂正コード自体を「グループコード化記録」と呼んでいました。しかし、GCRは、 当初は6250 bpi（250ビット/mm [3]）テープが主流でしたが、後に誤り訂正符号なしで同様のRLLコードを使用するフォーマットに移行しました。
磁気テープへの確実な読み取りと書き込みを行うには、書き込まれる信号に関するいくつかの制約に従う必要があります。1 つ目は、隣接する 2 つの磁束反転が、メディア自体の磁気特性によって定義されるメディア上の特定の距離だけ離れている必要があることです。2 つ目は、リーダーのクロックを書き込まれた信号と同位相に保つために十分な頻度で反転する必要があることです。つまり、信号は自己クロッキングである必要があり、最も重要なのは、磁束遷移の密度に比例するため、再生出力を十分に高く保つことです。6250 bpiテープ、1600 bpiテープは位相エンコーディング（PE）と呼ばれる技術を使用してこれらの制約を満たしましたが、その効率はわずか50％でした。6250 bpi GCRテープでは、(0, 2) RLLコードが使用され、より具体的には、4/5 (0, 2)ブロックコード[3]は、 GCR (4B-5B)エンコーディングとも呼ばれます。 [6]このコードでは、4 ビットのデータごとに 5 ビットを書き込む必要があります。 [3]このコードは、データに関係なく、コード内またはコード間で 2 つ以上のゼロビット (磁束反転がないことによって表される) が連続して発生しないように構成されています。 [3]この RLL コードは、9 つのトラックのそれぞれに送られるデータに個別に適用されます。
32 個の 5 ビット パターンのうち、8 個は 2 つの連続する 0 ビットで始まり、他の 6 個は 2 つの連続する 0 ビットで終わり、さらに 1 個 (10001) は 3 つの連続する 0 ビットを含みます。残りからすべて 1 のパターン (11111) を除くと、16 個の適切なコード ワードが残ります。
の6250 bpi GCR RLLコード: [7] [8] [9] [6]
11ニブル(xx00 と 0001 以外) のコードは、最上位ビットの補数を先頭に付加して形成されます。つまり、abcd はa abcdとしてエンコードされます。他の 5 つの値には、11 から始まるコードが割り当てられます。ab00 形式のニブルには、コード 11ba aが割り当てられます。つまり、ab11 のコードとはビット反転したコードです。コード 0001 には、残りの値 11011 が割り当てられます。
通常のデータではオール1コードは使用されない為、1ビットが連続して出現できるのは最大8個です。9個以上の1ビットのシーケンス(実際には14個のオール1コード、つまり70個の1ビットが使用されました)は同期パターンとして使用されます。
当時としては極めて高密度だったため、6250 bpiテープでは、RLL コードだけでは信頼性の高いデータ ストレージを確保できません。RLL コードに加えて、最適矩形コード(ORC)と呼ばれるエラー訂正コードが適用されます。 [10]このコードは、 CRCに似たパリティトラックと多項式コードの組み合わせですが、エラー検出ではなくエラー訂正用に構造化されています。テープに書き込まれる 7 バイトごとに (RLL エンコードの前に)、8 番目のチェック バイトが計算され、テープに書き込まれます。読み取り時には、各バイトでパリティが計算され、パリティ トラックの内容と排他的論理和が取られ、多項式チェック コードが計算され、受信したチェック コードと排他的論理和が取られて、2 つの 8 ビット シンドローム ワードが生成されます。これらが両方ともゼロの場合、データにエラーはありません。それ以外の場合は、テープ コントローラのエラー訂正ロジックがデータを訂正してからホストに転送します。エラー訂正コードは、任意の 1 つのトラック内の任意の数のエラーを訂正できます。また、エラーのあるトラックを他の手段で識別できる場合は、任意の 2 つのトラック内のエラーを訂正できます。
新しいIBMの1/2インチ18トラックテープドライブでは、24,000 bpi、4/5 (0, 2) GCRはより効率的な に置き換えられました。8/9 (0, 3)変調コード、8ビットを9ビットにマッピングする。 [3]
ハードディスク
1970年代半ば、スペリー・ユニバック社のISS部門は、グループコーディングを使用したメインフレーム事業向けの大型ハードドライブの開発に取り組んでいました。 [11]
フロッピーディスク
磁気テープ ドライブと同様に、フロッピー ディスクドライブには、磁束反転 (遷移とも呼ばれ、1 ビットで表されます) の間隔に物理的な制限があります。
ミクロポリス
Micropolisは、 GCR互換のディスケットドライブとフロッピーディスクコントローラ（100163-51-8や100163-52-6 [12]など）を提供し、1977年または1978年以来、 5¼インチ100 tpi 77トラックディスケットドライブでグループコード化記録によるデータエンコーディングを推奨し、トラックあたり12個の512バイトセクターを保存しました。[14] [15] [16] [17]
マイクロ周辺機器
Micro Peripherals, Inc. (MPI)は、1978年初頭から、倍密度5¼インチディスクドライブ（片面B51ドライブや両面B52ドライブなど）とGCRを実装したコントローラソリューションを販売していました。[18] [19]
デュランゴ
デュランゴシステムズ F-85（1978年9月に発売[20] [21]）は、独自の高密度4/5グループコード化エンコーディングを使用して480KBを提供する片面5¼インチ100tpiディスケットドライブを使用していました。このマシンは、元スペリーISSエンジニアによって設計されたウエスタンデジタルFD1781フロッピーディスクコントローラ[17]と77トラックのマイクロポリスドライブを使用していました。[22]デュランゴ800 [23]シリーズなどの後期モデルでは、これが両面オプションに拡張され、ディスケット1枚あたり960KB（フォーマット時は946KB [23] [注1]）の容量になりました。[21] [24] [22] [14]
りんご
Apple IIフロッピー ドライブ用に、スティーブ ウォズニアックはフロッピー コントローラを発明しましたが、このコントローラは ( Disk IIドライブ自体とともに) 次の 2 つの制約を課しました。
- 任意の 2 つの 1 ビットの間には、最大 1 つの 0 ビットが存在する場合があります。
- 各 8 ビット バイトは 1 ビットで始まる必要があります。
これらの制限に準拠するための最も単純な方式は、差分マンチェスター符号化または (デジタル) FM (周波数変調) に従って、各データ ビットの前に追加の「クロック」遷移を記録することです。4 -and-4 符号化として知られるこの方式の結果、Apple の実装では、単密度の 5¼ インチ フロッピーにトラックあたり 10 個の 256 バイト セクターしか記録できませんでした。バイトごとに 2 バイトを使用します。
1978年春のディスクドライブ出荷の約1か月前、[26]に、ウォズニアックは、より複雑なエンコード方式により、ディスク上の各8ビットバイトに4ビットではなく5ビットの有用なデータを保持できることに気付きました。これは、最上位ビットが設定され、2つの連続するゼロビットがないバイトが34バイトあるためです。このエンコード方式は5-3エンコードとして知られるようになり、トラックあたり13セクターを可能にしました。これは、 Apple DOS 3.1、3.2、3.2.1 、およびApple CP/Mの初期バージョンで使用されました。[27]
予約済みのGCRコード: 0xAAと0xD5。[27]
ウォズニアック氏はこのシステムを「アップルでの最も素晴らしい経験であり、私が成し遂げた最高の仕事」と呼んだ。[26]
その後、フロッピードライブコントローラの設計が変更され、ディスク上の1バイトに連続する0ビットのペアを最大1組まで格納できるようになりました。これにより、8ビットの各バイトに6ビットの有用なデータを保持できるようになり、トラックあたり16セクターが可能になりました。この方式は6-and-2エンコーディングとして知られ、[27] Apple Pascal、Apple DOS 3.3 [27]、ProDOS [29]で使用され、後にApple LisaのApple FileWareドライブ、 MacintoshおよびApple IIの400Kおよび800K 3.5インチディスクでも使用されました。 [30] [31] Appleは当初この方式を「GCR」とは呼んでいませんでしたが、後にMFMエンコーディング方式を使用したIBM PCフロッピーと区別するためにこの用語が使用されるようになりました。
予約済みのGCRコード: 0xAAと0xD5。[27] [29]
コモドール
独自に、コモドールビジネスマシンズ（CBM）は、コモドール2040フロッピーディスクドライブ（1979年春発売）用のグループコード化記録方式を開発した。2040ドライブの関連する制約は、連続して2つ以上のゼロビットが発生しないことであり、ドライブはバイトの最初のビットに特別な制約を課していなかった。これにより、6250 bpiテープ ドライブ。データの 4 ビットはディスク上で 5 ビットに変換されます。IBM と同じ 5 ビット コードを使用して、連続する 0 ビットが 2 つ以上にならないようにしますが、順序が異なります。
IBM コードと同様に、連続する 1 ビットは最大 8 個までしか使用できないため、コモドールは同期シーケンスとして連続する 1 ビットが 10 個以上のシーケンスを使用しました。
このより効率的なGCR方式は、クロックレートを徐々に増加させること（ゾーン定角速度、ZCAV）と、内側のトラックよりも外側のトラックに多くの物理セクターを格納する（ゾーンビット記録、ZBR）ことによる一定ビット密度記録のアプローチと組み合わされ、コモドールは標準的な片面単密度5.25インチフロッピーディスクに170 KiBの容量があり、Appleは140 KiB（6-2エンコーディング）または114 KiB（5-and-3エンコード）とFMエンコードフロッピーのみ88 キロバイト。
シリウス/ビクター
同様に、1981年から1982年にかけてチャック・ペドルが設計したビクター9000（別名シリウス1）の5.25インチフロッピードライブは、GCRとゾーンビット記録の組み合わせを使用し、9つのゾーンの外側のトラックの回転速度を徐々に下げながら、トラックあたりのセクター数を増やして[33]、フォーマットされた容量を達成しました。606 KiB（片面） /96 tpiメディアに1188 KiB（両面）。[34] [35] [36] [37] GCRコードはコモドールのものと同一である。[38]
兄弟
1985年頃から、ブラザーは3.5インチ38トラック[nb 2]ディスケットドライブを内蔵した専用ワードプロセッサタイプライターのシリーズを発表しました。WPおよびLWシリーズの初期モデルは、ブラザー独自のグループコード化記録方式を採用し、12の256バイトセクターで片面最大120KB [nb 3] 、両面倍密度(DD)ディスケットで最大240KB [nb 3]を保存できました。 [17] [39] [40] [41]伝えられるところによると、プロトタイプはベルリンで開催された1979年の国際印刷見本市(IFA)で既に公開されていました。
シャープ
1986年、シャープは、フォーマット済み容量が1.5TBのポケットコンピュータシリーズ向けに、回転式2.5インチポケットディスクドライブソリューション（ドライブ： CE-1600F、CE-140F、内部はFDU-250シャーシベース、メディア：CE-1650F ）を導入しました。片面62,464バイト（2×64kB公称、16トラック、8セクター/トラック、セクターあたり512バイト、48tpi、 250kbit/s、270rpm）、GCR（4/5）記録。[42] [43]
その他の用途
GCRはバーコード符号化方式（パッキング効率、タイミング許容値、タイミング情報の記憶バイト数、DC出力レベル）での使用可能性についても評価された。 [44]
参照
- 4B5B、別のレート- 4/5コードですが、より緩い (0,3) RLL 制約があります
- 8b/10bエンコーディング、レート- 4/5 (0,4) RLLコード（これもDCバランス）
- 修正周波数変調(MFM)
- ランレングス制限(RLL)
- 8対14変調（EFM）
- エラー訂正コード
- グループコード
- 統合 Woz Machine (IWM、Apple コンピュータの GCR ディスク コントローラ)
- Paula (MOS Technology 8364、Commodore Amiga コンピュータの GCR 対応ディスク コントローラ)
- 個々のコンピュータ Catweasel (一部の GCR 形式を読み取ることができる特殊なディスケット コントローラ)
- KryoFlux (一部の GCR 形式を読み取ることができる特殊なディスケット コントローラ)
注記
- ^ Durango 800シリーズの製品パンフレットには、フォーマットされたディスケット ドライブの「オンライン容量」が 1.892 MB であると記載されています。ただし、このシステムにはデフォルトで 5¼ インチMicropolis 100 tpi 77 トラック フロッピー ドライブが 2 台搭載されており、1.892 MB は他のさまざまな情報源に記載されている物理ドライブ容量 (片面あたり 480 KB) の約 2 倍であるため、「オンライン容量」とは、2 台のドライブの組み合わせでユーザーが利用できるストレージ容量を意味しているに違いありません。
- ^ 情報源によると、ブラザーのディスケット フォーマットに関するパラメータは若干矛盾しています。12 セクター = 256 バイトは、40 トラック ドライブでは片面あたり 120 KB になりますが、ある情報源によると、ドライブは 38 トラックのみでした。
- ^ ab 次のBrotherモデルは、120 KB ディスケット フォーマットをサポートすることが知られています (不完全なリスト): WP-1 (1985/1987)、WP-5 (1987/1989)、WP-6 (1989)、WP-55 (1987/1989)、WP-500 (1987/1989)。 次のモデルは、240 KB フォーマットをサポートすることが知られています (不完全なリスト): 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。
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は
、同社によると「これまでで最も高密度な記録機能」でデータを記録できる
3 つの新しいモデルを
3420
磁気テープ システムに追加しました。グループ コード レコーディング
(GCR) と呼ばれる新しい方法を使用することで、IBM ドライブは、3420 の以前のモデルの 1,600 バイト/インチと比較して、6,250 バイト/インチのデータ密度を含むテープを処理できます。[...] アップグレードされたコントロール ユニット (3803 モデル 2) も発表されました。これは、以前の 3420 テープ ユニットと最新の 3420 テープ ユニットの両方で動作します。 IBM によれば、モデル 2 には、テープが動いている間に 1 トラックまたは 2 トラックのエラーを同時に修正する機能が含まれている。[...] GCR 方式では、テープに書き込まれたデータを文字のグループに分割し、特別なコーディング文字を追加する。また、高密度化は、修正されたコーディング スキーム、より小さなレコード間ギャップ (ブロック間ギャップと呼ばれる)、および修正された電子部品と電気機械部品の組み合わせに基づいていると IBM は述べている。インストール済みの 3803/3420 テープ システムは、現場で高密度化できる。[...]
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[...] 私は 1958 年にポキプシーの研究所に異動しました [...] その後、2802 テープ コントロール ユニットの主任設計者兼建築家となり、その数年後には 2802 をベースにした非常に大規模な改造である 3803 の主任設計者兼建築家となりました。私たち 3 人は 3803 の企業賞を共同で受賞し、プランナーの Charlie Von Reyn とともに、録音方法の名前として「
グループ コード録音
(GCR)」という名前を思いつきました。[...]
(注: 「Group Coded Recording」という名前の由来については、開発者の 1 人による匿名のコメントです。)
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[...]
Micropolis は、
フォーマットされたファイル ストレージが最大約 200 万バイトの両面モデルを介して 5.25 インチ フロッピー ディスク サブシステムの容量を拡張しました [...]
Megafloppy
シリーズには、4 つのサブシステムを共通のホスト インターフェイスに相互接続して、合計 15 MB を超えるオンライン ストレージ容量を実現するインテリジェント コントローラーも搭載されています [...] 製品ラインの両面バージョンは、まず 2 つの
OEM
シリーズ (モデル 1015 とモデル 1055) に実装されます [...] モデル 1015 は、フロッピー ディスク ストレージを独自のシステム エンクロージャに統合するメーカー向けに設計されたパッケージ化されていないドライブです。ドライブあたり 143,000 ～ 630,000 バイトのストレージ容量が用意されています [...] モデル 1015 のお客様は、Micropolis インテリジェント コントローラと
グループ コード レコーディング
(GCR) 方式を使用して、ファイル領域を最大 946,000 バイトまでさらに拡張することができます [...] GCR とマイクロプロセッサ ベースのコントローラを標準機能として提供するモデル 1055 5.25 インチ フロッピーには、77 トラックごとに 4 つの
ソフト セクター
フォーマットがあり、両面バージョンで最大 1,892,000 バイトのファイル領域を実現しています [...] 1055 で使用可能なアドオン モジュールは、2 つの読み取り/書き込みヘッドと 2 つのドライブで構成され、共通のコントローラを共有します。モジュールを使用したサブシステム容量 (フォーマット済み) は 3,784,000 バイトです [...] 最大 4 台の 1055 をそれぞれアドオン モジュールとともに共通のホストに
デイジー チェーン接続し
て、最大 15 MB を超えるオンライン ストレージ容量を実現できます [...]
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Micropolis
の現在の 100 tpi 片面および両面フロッピー ディスク ラインに、96 トラック/インチの新しい製品が 4 つ追加されました。96 tpi ドライブは、
MegaFloppy
ラインの 77 トラック/面に対して、70 トラック/面を提供します
。 4 つのモデルは次のとおりです。1) 1015-V: 436 KB、未フォーマット、FM/MFM 記録 [...] 2) 1016-V: 532 KB、未フォーマット、
グループ コード記録
(GCR) [...] 3) 1015-VI: MFM ドライブの 2 ヘッド バージョン、872 KB [...] 4) 1016-VI: これも 2 ヘッド ドライブ、1.064 MB GCR エンコーディング [...]
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[...] 同じ頃、Micropolis はいくつかのトリックを使用して、8 インチと同程度の容量を持つ 5.25 インチ ドライブを開発していました。Micropolis ドライブは 100 tpi、77 トラックで、GCR を使用することで、トラックあたり 12 個の 512 バイト セクターを保持できました。これは 462 KiB です。これは 1977 年から 1978 年頃のことです。 [...] [...] ドライブとコントローラの実装 (私たちのものは Sperry ISS から採用した人が担当しました) は [...] 複雑で高価でした [...] Brother WP ディスクは [...] 38 トラック、片面、Brother エンコード GCR で、[...] 2D フロッピーに 120K を保持します。 [...]
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[...] 倍密度を達成するために使用する代替コードのうち、GCR (グループ コード レコーディング) は非常に魅力的です。Micro Peripherals Inc は、現在販売されているフル サイズ フロッピー ディスクとコントローラ システムに、GCR を使用して倍密度を実装しました。[...] GCR は、従来のスタンバイ NRZ に付随する利点以上のものではありませんが、通常の NRZ にはクロック情報がなく、1 または 0 の長い文字列中に DC コンテンツが高くなる可能性があるため、データは長い文字列を削除するように再フォーマットされます。再フォーマットにより、元のデータの各 4 ビット グループが 5 ビットのグループ コード化データに変換されます。実際のデータがすべて 1 つの状態であっても、コード化されたバージョンの 5 ビットには常に 1 と 0 が混在します。GCR の再フォーマットはソフトウェアで実行できますが、MFM などではハードウェアでエンコードおよびデコードすることがほぼ避けられません。したがって、GCR は、2 倍の密度を実現するための低コストで信頼性の高い方式として大きな可能性を秘めています。[...]
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[...] 片面フロッピー ドライブは
96 TPI
で 80 トラックを提供[...] 両面フロッピー ドライブは 96 TPI で 160 トラックを提供 [...] フロッピー ドライブは 512 バイトのセクターを持ち、GCR、10 ビット記録技術を採用しています。[...]
Victor 9000 は
他のコンピュータで使用されるものと同様のタイプの 5 1/4 インチ ミニフロッピーを使用していますが、フロッピー ディスク自体は他のマシンでは読み取れず、Victor 9000 は他のメーカーのマシンのディスクを読み取ることもできません。Victor 9000 は独自の記録方法を使用して、片面単密度ミニフロッピーに 600 KB という高密度でデータをパックできます。この記録方法ではフロッピーディスクの回転速度を調節する必要があるため、ドライブからのノイズの周波数が変化することがあります。
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[...] トラック密度は 96 トラック/インチで、記録密度はすべてのトラックで約 8000 ビット/インチに維持されます。[...]
VICTOR 9000 は、
グループ コード記録 (GCR) と呼ばれるエンコード手法を使用して、データを内部表現から許容可能な形式に変換します。GCR は、各 (4 ビット) ニブルを 5 ビット コードに変換し、2 つ以上のゼロが一緒になることのない記録パターンを保証します。次に、各 "1" ビットに対してフラックス反転を引き起こし、各 "0" ビットに対してフラックス反転を引き起こさずに、ディスクにデータが記録されます。[...]
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[...] 完全に非標準の 3.5 インチ ブラザー ディスクがいくつかありました。 [...] 1 つは 1296 バイトのセクターを持ち、もう 1 つは 12 x 256 バイトの GCR セクターを持っていました [...]
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Group Coded Recording
の略です
。1バイト（8ビット）のデータは2つの4ビットデータに分割され、5ビットデータに変換されます。したがって、1バイト（8ビット）は10ビットデータとしてメディアに記録されます。
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さらに読む
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外部リンク
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