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コンピュータサイエンスにおいて、グループ符号化記録またはグループコード記録（GCR ）とは、磁気媒体にデータを表現するための、いくつかの異なるが関連性のある符号化方式を指します。最初の方式は、 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誤り訂正符号であり、変調符号のグループに属します。[ 3 ]他のものは、 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式です。 GCR はNRZI符号の修正形式ですが、必然的に遷移密度が高くなります。[ 3 ]
グループ符号化記録は、9トラックのリール・ツー・リール・テープ上の磁気テープデータストレージに初めて使用されました。[ 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、それに対応する3803モデル2テープ制御ユニット[ 4 ] [ 1 ]の開発中に造語されました。[ 1 ] [ 5 ] IBMは、誤り訂正符号自体を「グループ符号化記録」と呼んでいました。しかし、GCRは、記録フォーマットを指すようになりました。 6250 bpi (250 ビット/mm [ 3 ] ) テープ全体で、後にエラー訂正コードなしで同様の RLL コードを使用するフォーマットに移行しました。
磁気テープへの読み書きを確実に行うためには、書き込む信号にいくつかの制約が課せられる。第一に、隣接する2つの磁束反転は、媒体自体の磁気特性によって決まる一定の距離だけ離れていなければならない。第二に、リーダーのクロックを書き込んだ信号と同位相に保つために十分な頻度で反転が発生しなければならない。つまり、信号は自己クロック型でなければならず、最も重要なのは、磁束遷移の密度に比例する再生出力を十分に高く保つことである。6250 bpiテープ、1600 bpiテープは、位相符号化(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、効率はわずか 50% でした。6250 bpi GCR テープでは、(0, 2) RLLコード、より具体的には 4 / 5 (0, 2) ブロック コード [ 3 ] が使用され、これは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、データの内容に関係なく、コード内またはコード間で、2 ビットを超えるゼロ ビット (磁束反転の欠如によって表される) 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 つのトラックそれぞれに送られるデータに独立して適用されます。
32個の5ビットパターンのうち、8個は連続する2ビットのゼロで始まり、他の6個は連続する2ビットのゼロで終わり、さらに1個（10001）は連続する3ビットのゼロを含んでいます。残りからすべて1のパターン（11111）を取り除くと、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個のニブル（xx00と0001を除く）は、最上位ビットの補数を先頭に追加することでコードが形成されます。つまり、abcdはabcdとしてエンコードされます。残りの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の形式のニブルには、11ba aというコードが割り当てられます。これは、ab11のコードのビットを反転したものです。コード0001には、残りの値11011が割り当てられます。
すべて1のコードは通常のデータでは使用されないため、1ビットが連続して出現できるのは最大で8ビットまでです。9ビット以上の1ビットのシーケンス（実際には14個のすべて1のコード、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）極めて高い密度のため6250 bpiテープの場合、RLL コードだけでは信頼性の高いデータ保存を保証するには不十分です。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成されています。テープに書き込まれる 7 バイトごとに (RLL エンコード前)、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 OR 演算され、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 OR 演算され、2 つの 8 ビットのシンドローム ワードが生成されます。これらが両方ともゼロの場合、データはエラーフリーです。そうでない場合は、テープ コントローラのエラー訂正ロジックが、ホストに転送される前にデータを訂正します。誤り訂正符号は、任意の単一トラック内の任意の数の誤りを訂正できるほか、誤りのあるトラックが他の手段で特定できる場合は、任意の2つのトラック内の誤りも訂正できる。
より新しいIBMハーフインチ18トラックテープドライブでは、24,000 bpi 、4 / 5 (0, 2) GCRは、8 ビットを 9 ビットにマッピングする、より効率的な 8/9 ( 0 , 3 )変調コードに置き換えられました。[ 3 ]
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てメインフレームビジネス向けの大容量ハードドライブの開発に取り組んでいた。[ 11 ]
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も、磁束反転（遷移とも呼ばれ、1ビットで表される）の間隔に物理的な制限がある。
Micropolisは、 GCR互換のフロッピーディスク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年か1978年以来、5¼インチ100tpi 77トラックのフロッピーディスクドライブでグループ符号化記録[ 13 ]によるデータ符号化を推奨し、トラックごとに12個の512バイトセクターを保存できるようにした。[ 14 ] [ 15 ] [ 16 ] [ 17 ]
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および両面 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 ]
Durango Systems F-85 (1978 年 9 月に発表[ 20 ] [ 21 ] ) は、独自の高密度 4/5 グループ符号化エンコーディングを使用して 480 KB を提供する片面 5¼ インチ 100 tpi フロッピー ディスク ドライブを使用していました。このマシンは、元 Sperry ISS エンジニアによって設計されたWestern Digital FD1781フロッピー ディスク コントローラ[ 17 ]と 77 トラック Micropolis ドライブを使用していました。[ 22 ] Durango 800 [ 23 ]シリーズなどの後のモデルでは、これが拡張され、1 枚のフロッピー ディスクあたり 960 KB (946 KB フォーマット[ 23 ] [ nb 1 ] )の両面オプションになりました。[ 21 ] [ 24 ] [ 22 ] [ 14 ]
Apple IIのフロッピーディスクドライブのために、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たが、それは（ Disk IIドライブ自体とともに）2つの制約を課した。
これらの制限を確実に遵守するための最も単純な方法は、差動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余分な「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により、Appleの実装では、単一密度の5¼インチフロッピーディスクに、トラックごとに10個の256バイトセクターしか記録できませんでした。これは、1バイトあたり2バイトを使用します。
1978年春にディスク ドライブが出荷される 1 か月近く前に、ウォズニアックは、より複雑なエンコーディング方式により、ディスク上の各 8 ビット バイトが 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、最上位ビットがセットされ、連続する 2 つのゼロ ビットがない 34 バイトが存在するためです。このエンコーディング方式は5-and-3 エンコーディングとして知られるようになり、トラックごとに 13 セクターが可能になりました。これは、 Apple DOS 3.1、3.2、および3.2.1 、ならびに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 ]
ウォズニアックはこのシステムを「アップルでの私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」と評した。[ 26 ]
その後、フロッピーディスクドライブコントローラの設計が変更され、ディスク上のバイトに最大で1組のゼロビットを連続して格納できるようになりました。これにより、8ビットバイトごとに6ビットの有用なデータを保持できるようになり、トラックごとに16セクターを使用できるようになりました。この方式は6-and-2エンコーディングとして知られており、[ 27 ] Apple Pascal、Apple DOS 3.3 [ 27 ]、ProDOS [ 29 ]で使用され、その後、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、後にこの用語が適用され、MFMエンコーディング方式を使用していたIBM PCフロッピーと区別されました。[ 31 ]
独自に、コモドール・ビジネス・マシーンズ（CBM）は、自社のコモドール2040フロッピーディスクドライブ（1979年春発売）向けにグループ符号化記録方式を開発した。2040ドライブの関連する制約は、連続するゼロビットが2つまでであることだった。ドライブは、バイトの最初のビットに特別な制約を課さなかった。これにより、以下のような方式の使用が可能になった。6250 ビット/インチのテープドライブ。データは4ビットごとにディスク上で5ビットに変換され、IBMと同じ5ビットコードを使用して、0ビットが2ビット以上連続しないようにするが、順序が異なる。
IBMのコードと同様に、連続する1ビットは最大で8つまでなので、コモドールは同期シーケンスとして1ビットが10個以上連続する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上げることで一定ビット密度記録を行うアプローチ（ゾーン定角速度、ZCAV）と、内側トラックよりも外側トラックに多くの物理セクターを格納するアプローチ（ゾーンビット記録、ZBR）と組み合わせることで、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で170 KiB 、Appleは140 KiB (6-and-2 エンコーディングの場合) または114 KiB (5-and-3 エンコーディング) と FM エンコードされたフロッピーディスクには、88 KiB。
同様に、1981/1982年にチャック・ペドルによって設計されたVictor 9000（別名Sirius 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て、9つのゾーンの外側トラックのドライブ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フォーマットされた容量を実現しました[ 33 ]。606 KiB（片面）/ 96 tpiメディアに1188 KiB (両面) 。[ 34 ] [ 35 ] [ 36 ] [ 37 ] GCR コードは Commodore のものと同一です。[ 38 ]
1985 年頃から、ブラザーは3.5 インチ 38 トラック[ nb 2 ]フロッピー 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シリーズとLW シリーズの初期モデルは、ブラザー独自のグループ コード記録方式を採用し、12 個の 256 バイト セクタを使用して、片面フロッピー ディスクで最大 120 KB [ nb 3 ] 、両面ダブル デンシティ (DD) フロッピー ディスクで最大 240 KB [ nb 3 ]のデータを保存しました。 [ 17 ] [ 39 ] [ 40 ] [ 41 ]試作品は、1979 年のベルリン国際電子製品見本市(IFA)ですでに展示されていたと伝えられています。
1986年、シャープは、フォーマット済み容量が2.5インチのポケットコンピュータシリーズ向けに、回転式の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シャーシをベースに、メディア：CE-1650F）を発表しました。片面あたり62,464バイト（公称2× 64kB 、 16トラック、8セクター/トラック、512 バイト/セクター、48tpi、250kbit /s、 270rpm）でGCR（4/5）記録。[ 42 ] [ 43 ]
GCRはバーコード符号化方式での使用可能性についても評価された（パッキング効率、タイミング許容範囲、タイミング情報のためのストレージバイト数、およびDC出力レベル）。[ 44 ]
IBM は、同社によれば「これまで提供された中で最も高密度な記録機能」でデータを記録できる3420磁気テープ システムに 3 つの新モデルを追加しました。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、以前の 3420 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。 [...] また、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するアップグレードされた制御ユニット、3803モデル 2 も発表されました。 IBMによると、Model 2には「テープが移動している間に同時に」1つまたは2つのトラックのエラーを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、そこに特殊な符号化文字を追加する。また、高密度化は、修正された符号化方式、より小さなレコード間ギャップ（インターブロック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。設置済みの3803/3420テープシステムは、現場で高密度化に変換できる。[...]
[...] 私は1958年にポキプシーの研究所に移りました。[...] その後、
2802
テープ制御ユニットの主任設計者兼設計者となり、その数年後には、 2802をベースにした大規模な改良版である
3803
の主任設計者兼設計者となりました。3803で3人が企業賞を受賞し、私はプランナーのチャーリー・フォン・レインと共に、録音方式の名前として「
グループ符号化録音
（GCR）」という名前を考案しました。[...]
（注：開発者の1人による「グループコード化録音」という名称の由来に関する匿名のコメント。）
[...]
Micropolis は
、フォーマット済みファイルストレージが最大 200 万バイト近くになる両面モデルにより、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 15M バイトを超える
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 コントローラも搭載されています
[...] この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) で実装されます [...] 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 バイトから 630,000 バイトまでのストレージ容量が利用可能です [...] モデル 1015 の顧客は、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 スペースを最大 946,000 バイトまで拡張するオプションがあります [...] 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 フロッピーは、77 トラックそれぞれに 4 つの
ソフト セクタ
フォーマットを備えており、両面バージョンでは最大 1,892,000 バイトのファイル スペース容量を実現しています [...] 1055 用のアドオン モジュールは、共通のコントローラを共有する 2 つの読み書きヘッドと 2 つのドライブで構成されています。モジュールを搭載したサブシステムの容量（フォーマット済み）は3,784,000バイトです。[...] アドオンモジュールを搭載した1055を最大4台までデイジーチェーン接続して、共通のホストに
接続する
ことで、最大15Mバイトを超えるオンラインストレージ容量を実現できます。[...]
Micropolis
の現在の 100 tpi 片面および両面フロッピー ディスクのラインに、96 tpi の新製品 4 種類が追加されました。96 tpi ドライブは、
MegaFloppy
ライン
の 77 トラックに対し、片面あたり 70 トラックを提供します。
4つのモデルは次のとおりです。1) 1015-V: 436
KB、フォーマットなし、FM/MFM録音 [...] 2) 1016-V: 532
KB、フォーマットなし、
グループコード化録音
(GCR) [...] 3) 1015-VI: MFMドライブの2ヘッドバージョン、872
KB [...] 4) 1016-VI: 同じく2ヘッドドライブ、1.064 MB GCRエンコード [...]
[...] 同時に、Micropolis はいくつかの工夫を使って 8 インチドライブとほぼ同じ容量を持つ 5.25 インチドライブの開発に取り組んでいました。Micropolis ドライブは 100 tpi、77 トラックで、GCR を使用することで、トラックごとに 12 個の 512 バイトのセクターを保持できました。これは 462
KiB です。これは 1977 ～ 78 年頃のことです。 [...] [...] ドライブとコントローラの実装（弊社ではスペリーISSから採用した人物が担当しました）は [...] 複雑で高価でした [...] ブラザーWPディスクは [...] 38トラック、片面、ブラザーエンコードのGCRで、2Dフロッピーディスクに [...] 120KBのデータを保持します。 [...]
[...] 2 倍密度を実現するために使用される代替コードの中で、GCR (Group Coded Recording) は非常に魅力的に見えます。Micro Peripherals Inc は、現在販売されているフルサイズのフロッピー ディスクとコントローラ システムで、GCR を使用して 2 倍密度を実現しました。[...] GCR は、付随する利点を持つ古い標準 NRZ に他なりませんが、通常の NRZ にはクロック情報がなく、1 または 0 の長い列中に DC 含有量が高くなる可能性があるため、長い列をなくすためにデータを再フォーマットします。再フォーマット処理では、元のデータの4ビットグループごとに5ビットのグループ符号化データに変換されます。エンコードされた5ビットは、実際のデータがすべて同じ状態であっても、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などではほぼ例外なくハードウェアでエンコードとデコードを行う必要があります。したがって、GCRは低コストで高信頼性の方式として、データ密度を2倍に高める可能性を秘めています。[...]
{{cite book}}: CS1メンテナンス: アーカイブサービスは非推奨になりました (リンク)[...] 片面フロッピー ドライブは
96 TPI
で 80 トラックを提供します
。[...] 両面フロッピー ドライブは 96
TPI で 160 トラックを提供します。[...] フロッピー ドライブは 512
バイト セクタを持ち、GCR、10 ビット記録技術を使用します。[...]
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、また 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、
片面単一密度ミニ フロッピーに 600 k バイトもの高密度でデータをパックできる独自の記録方法を使用します。
この記録方法はフロッピーディスクの回転速度を制御するものであり、その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る。
[...] 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技術を使用して、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 つ以上のゼロが連続しない記録パターンを保証します。次に、各「1」ビットに対して磁束反転を起こし、各「0」ビットに対して磁束反転を起こさないことで、データがディスクに記録されます。[...]
[...] 3.5 インチ 240Kb ディスク ドライブは、シングル ヘッドの Brother 部品番号 13194989 で、15 ピンのリボンで接続されています。 [...] ディスクを 236.5Kb の容量に初期化 (フォーマット) します。 [...]
[...] 完全に非標準的な 3.5 インチ Brother ディスクがいくつかありました。 [...] 1 つは 1296 バイトのセクタを持ち、もう 1 つは 12 x 256 バイトの GCR セクタを持っていました [...]
グループ コーデック レコーディング
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、さらに 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) はメディアに 10 ビット データとして記録されます。
{{cite journal}}引用には一般的なタイトルを使用します（ヘルプ）