3.2. Дисководы

Для записи данных и программ используют накопители на гибких (НГМД) и жестких (НЖМД) магнитных дисках, которые еще называются внешней памятью. Они отличаются большим объемом, но низкой скоростью доступа к данным по сравнению с оперативной памятью, но обеспечивают долговременное хранение информации после выключения питания компьютера.

Дисководы (Floppy Disk Drive, FDD) являются старейшими устройствами для хранения информации. В качестве носителя информации в них применялись дискеты. Первые компьютеры не имели винчестеров (жестких дисков), поэтому и операционная система, и данные, и программы находились на дискете.

Сейчас наиболее распространены дисководы для дискет диаметром 3,5” и 5,25” , хотя ранее применялись дискеты и большего диаметра, но из-за неудобства пользования ими они уже давно отошли в прошлое. Дисководы для дискет обоих рассматриваемых диаметров функционируют по одним и тем же принципам. Информация на дискете запоминается путем изменения ее намагниченности. Изменения поля ориентирует магнитные частицы в направлении юг-север или север-юг. Так представляются “1” или “0”.

3.2.1. Конструкция и принципы действия дисковода

Конструктивно FDD состоит из большого числа механических элементов и некоторого числа электронных, поэтому для надежной работы дисковода в занчительной степени необходима устойчивая работа механических элементов. Дисковод состоит из четырех основных элементов:

• Рабочий двигатель
• Рабочие головки
• Шаговые двигатели
• Управляющая электроника

Рассмотрим эти элементы подробнее:

Рабочий двигатель

Двигатель включается только тогда, когда в дисковод вставлена дискета (для FDD 5,25” еще и защелкнута задвижка дисковода). Двигатель обеспечивает постоянную скорость вращения дискеты: для FDD 3,5” - 300 об/мин, для FDD 5,25” - 360 об/мин. Для запуска двигателю необходимо в среднем 400 нс.

Рабочие головки

Дисковод оснащается двумя комбинированными головками (для чтения и записи каждая), которые располагаются над рабочей поверхностью дискеты. Так как обычно дискеты являются двухстронними, то есть имет две рабочие поверхности, то одна головка предназначена для верхней, а другая соответственно для нижней поверхности дискеты.

Шаговые двигатели

Позиционирование головок выполняют при помощи двух шаговых двигателей.

Управляющая электроника

Электронные схемы выполняют функции передачи сигналов контроллеру, то есть отвечают за преобразование информации, которую считвают или записывают головки.

Чтобы не нарушалась постоянная скорость вращения привода, он всегда должен работать только в горизонтальном или вертикальном положении. Также пагубно влияет на дисководы и пыль.

3.2.2. Подключение дисководов

На дисководе обоих рассматриваемых типов есть по два разъема для подключения к компьютеру (рис.14).

Рис.14. Питающий и информационный разъемы FDD 5,25 ” и FDD 3,5 ” .

Первый из них информационный предназнчен для подключения 34-жильным плоским шлейфом к контроллеру FDD, второй для подключения питания компьютера. Для FDD 3,5 ” используется специальный миниатюрный разъем, а для 5,25 ” - стандартный (рис.15). Напряжение +5 В используется для питания электронных схем, а напряжение +12 В – для питания двигателей. Разъемы питания имеют направляющие, которые исключают возможность неправильного подключения.

Рис.15. Разъемы питания FDD 5,25 ” и FDD 3,5 ”

Информационные входы дисководов обоих типов подключатся к контроллеру на системной плате или мультиплате через шлейф (рис.16), отличительной особенностью которого являются шесть перекрученных жил, расположенных между разъемам для подключения дисководов. Перекручивание жил шлейфа необходимо при присвоении разных имен дисководам (A: илиB:) в том случае, когда компьютер оснащен двумя дисководами.

Рис.16. 34-жильный кабель для подключения
дисководов

Ниже показаны способы подключения двух дисководов.

Рис.17. Установка FDD 3,5” как дисковода A: и FDD 5,25” как дисковода B:

Рис.18. Установка FDD 5,25” как дисковода A: и FDD 3,5” как дисковода B:

При подключении шлефа действует правило: “Цветная маркированная жила Pin 1 к концу разъема дисковода или системной платы, помеченному цифрой 1”.

3.2.3. Дискеты

В качестве носителя информации для дисководов используются дискеты (Floppy Disk). На заре компьютерной эры применялись дискеты формата 8” (рис.10). В настоящее время используются только два формата дискет: более ранние дискеты 5,25” и наиболее распространенные сейчас 3,5” .

Рис.19 Дискеты различных форматов

Конструкция дискет

Конструкция дискет одинакова для всех форматов. Внутри футляра находится пластмассовый диск с нанесенным на него магнитным слоем. На всех дискетах имеется вырез (для FDD 5,25” ) или отверстие (для FDD 3,5” ), предназначенный для защиты от записи. После установки дискеты в дисковод для головок чтения/записи доступна лишь небольшая часть магнитной поверхности диска, ограниченная вырезом для чтения записи. Размеры выреза зависят от типа дискеты. Так как пластмассовый диск постоянно вращается внутри футляра, то головки просматривают всю область дискеты. Головка при этом (в отличие от винчестера) находится в постоянном механическом контакте с магнитной поверхностью дискеты.

Независимо от типа дискеты необходимо выполнять следующие правила обращения с дискетами:

• Дискеты нельзя переламывать, гнуть, подвергать механическим нагрузкам.
• Нельзя касаться пальцами рабочей поверхности дискеты.
• Дискеты необходимо оберегать от воздействия магнитных полей, что может привести к потере информации, хранящейся на дискете.
• Дискеты необходимо хранить в специальных упаковках, чтобы уберечь от воздействия внешней среды (вода, пыль и т.д.)
• Дискеты можно использовать только при температуре от +10° до +53° С.
• Дискеты можно извлекать из дисковода только после того, как погаснет индикатор его работы на передней панели, чтобы не повредить рабочую поверхность дискеты или головку чтения/записи.

Рассмотрим подробнее каждый вид дискет.

Дискеты 5,25”

Дискеты такого типа имеют круглый пластмассовый диск диаметром 13,3 см в футляре размером 13,4” 14,4 см, оболочка которого с внутренней стороны покрыта фетром для защиты магнитного слоя от пыли и механических воздействий, так как достаточно легкого нажима, чтобы повредить поверхность дискеты.

Дискеты 5,25” имеют следующие конструктивные особенности:

• В середине диска находится отверстие, края которого укреплены пластмассой, создавая усилительной кольцо (рис.11). Данное отверстие необходимо, чтобы центрировать диск и надежно удерживать его в механизме дисковода.
• Футляр дискеты имеет овальный вырез для чтения/записи, через который рабочая головка касается поверхности дискеты.
• Рядом с усилительным кольцом находится индексное отверстие, которое служит признаком начала дорожек дискеты.
• Прямоугольный вырез на краю футляра дискеты предназначен для защиты от записи.

Рис.20. Дискета 5,25”

В настоящее время используются два типа дискет 5,25” , отличающихся емкость:

• Дискеты DD (Double Density) максимальной емкость 360 Кбайт
• Дискеты HD (High Density) максимальной емкостью 1,2 Мбайта. У дискет этого типа может отсутствовать усилительное кольцо.

Внешне эти два вида дискет 5,25” не отличаются, поэтому их различают только по маркировке на наклейке дискеты.

Таблица 2. Основные параметры дискет 5,25”

Поскольку дискеты 5,25” обладают двумя значительными недостатками:

• Их легко повредить
• Они имеют небольшую емкость

были разработаны дискеты 3,5” , которые находятся в более прочном корпусе и имеют больщую емкость.

Дискеты 3,5”

Конструкция дискет 3,5” имеет следующие особенности (рис.21):

• В футляре имеется вырез для доступа головок чтения/записи, закрытый специальной задвижкой, для того чтобы пыль не попадала на рабочую поверхность диска. Задвижка автоматически открывается в том случае, если дискета правильно вставлена в дисковод.
• Один угол футляра дискеты срезан таким образом, чтобы магнитный диск начинал вращаться только когда он правильно вставлен в дисковод, что слущит защитой от неправильной установки дискеты в дисководе.
• Защита от несанкционированной записи осуществляется отверстием со скользящей пластиковой задвижкой.
• Повышение износостойкости цетрального кольца магнитного диска достигается за счет использования металлического кольца.

Рис.21. Дискета 3,5”

Существуют два типа дискет 3,5” , отличающихся емкость:

• Дискеты DD (Double Density) максимальной емкость 720 Кбайт
• Дискеты HD (High Density) максимальной емкостью 1,44 Мбайта.

Внешне эти два вида дискет 3,5” не отличаются, поэтому их различают только по маркировке на наклейке дискеты.

Таблица 3. Основные параметры дискет 3,5”

3.2.4. Физическая организация дискет

Перед использованием дискеты необходимо ее специальным образом разметить, то есть отформатировать. При форматировании каждая сторона дискеты (сейчас используются только двухсторонние дискеты) разбивается на дорожки (Tracks) и сектора (Sectors) (рис.22). Размер сектора для операционной системы MS DOS составляет 512 Кбайт. Дорожки, находящиеся на разных сторонах магнитного диска, но отстоящие на одинаковом расстоянии от центра, объединяются в цилиндры. Для работы с каждой стороной магнитного диска дисковод использует свою головку. Головки, стороны и дорожки нумеруются, начиная с нуля, а сектора на дорожке – начиная с 1.

Рис.22. Разбиение дискеты на дорожки и сектора.

3.2.5. Основные технические характеристики дисководов

Информационная емкость дискеты

Данный показатель определяет, дискеты какой максимальной информационной емкости могут быть прочитаны или записаны на данном дисководе. Для современных дисководов 5,25” эта величина составляет 1,2 Мбайта, для дисководов 3,5” - 1,44 Мбайта.

Скорость передачи данных

Данная характеристика, измеряемая в битах в секунду, задает количество бит информации, считываемых или записываемых на дискету, за одну секунду. Для современных дисководов эта величина составляет 500 Кбит/с.

Время позиционирования головок

Данная величина предствляет собой максимальное время, за которое головки дисковода позиционируются на определенный цилиндр дискеты. Для современных дисководов эта величина составляет 2 мс.

3.2.6. Метод вычисления информационной емкости дискеты

Информационная емкость дискеты может быть легко вычислена при помощи следующей формулы:

Для дискеты 3,5” эта формула примет вид:

2*80*18*512=1474560 байт

Апаратные средства - 1

Апаратные средства - 2

Электронно Лучевая Трубка (ЭЛТ)

Жидко - Кристаллические мониторы