Особливості дисководів гнучких магнітних дисків
Основними видами дисководів гнучких дисків є FDD, ZIP, LS-120, HiFD.
Дисководи FDD (Floppy Disk Drives - дисководи гнучких магнітних дисків) використовують дискети розміром 3,5". Гнучкий магнітний диск ємністю 1,44 Мбайт поміщено у жорсткий пластмасовий корпус. Виріз у корпусі для доступу до дискети у звичайному стані закритий пересувною металевою чи пластмасовою шторкою. Для заборони записування на дискету передбачено вікно захисту (у закритому стані записування на дискету блокується). Отвір у правому верхньому куті служить ознакою того, що дискета має ємність 1,44 Мбайт. Перші дискети 3,5" ємністю 720 Кб не мають отвору (ці дискети уже не використовують, оскільки їх давно не випускають). Дискети ємністю 1,44 Мбайт іноді позначають як дискети високої щільності HD на відміну від дискет ємністю 720 Кб, які позначають як дискети подвійної щільності - DD. Дисководи для дискет надвисокої щільності ED) ємністю 2,88 Мбайт не одержали поширення.
Дані на гнучкому диску розміщуються на концентричних доріжках. Доріжки нумерують від зовнішнього краю, починаючи з нуля. У свою чергу, кожна з доріжок розбивається на рівні ділянки - сектори.
Найменшу ділянку диска, з якою працює операційна система, називають кластером. Кластер складається з одного або декількох секторів (зазвичай двох і більше).
Часто, розглядаючи організацію дискової пам'яті, використовують термін циліндр. Під циліндром розуміють сукупність доріжок з однаковими номерами на різних поверхнях магнітних носіїв. Оскільки для зчитування і записування даних на дискету застосовують обидві поверхні магнітного диска, циліндр у дискеті складається з двох доріжок.
Поверхня гнучкого диска являє собою послідовність точкових позицій,
кожна з яких асоціюється з бітом інформації. Оскільки розміщення цих позицій визначається неточно, то для записування заздалегідь наносяться мітки, що допомагають знаходити потрібні позиції. Щоб нанести такі синхронізувальні мітки, диски відформатовують (тобто у логічній послідовності диск розбивають на доріжки і сектори).
Дисковод гнучких дисків містить такі основні компоненти (рис. 8.5):
- робочі головки зчитування-записування;
- робочий двигун;
- кроковий двигун;
- керувальні електронні елементи;
- рознім інтерфейсу;
- рознім електроживлення.
Рисунок 8.5. Основні компоненти дисковода FDD: 1 - дискета; 2 - інтерфейс контролера; З - рознім інтерфейсу; 4 - кроковий двигун; 5 - рознім електроживлення; 6 - головка зчитування-записування; 7 - магнітний диск
Коли дискету вставляють у дисковод (виріз у правому нижньому куті дискети дозволяє вставити її тільки у визначеному положенні), шторка відсувається, а отвір у шторці збігається з отвором у корпусі, тобто поверхня магнітного диска стає доступною для зчитування-записування. Крім цього, вісь двигуна потрапляє в центральний отвір дискети і спряжені феритові робочі головки зчитування-записування притискаються до нижньої і верхньої поверхонь магнітного диска. Зверху і знизу робочих головок розміщено тунельні стиральні головки {tunnel-erase heads). Ці головки стирають дані, розміщені поза доріжкою, для чіткого розділення доріжок на гнучкому магнітному диску.
Робочий двигун вмикається тільки тоді, коли до дисковода виконується звернення. При цьому бічний штирок потрапляє в пристосування для затискання на дискеті, і магнітний диск починає обертатися. Потім головка зчитування-записування встановлюється в ту ділянку, на якій записано дані про файли диска. Після визначення фізичних координат місцезнаходження шуканого файлу головка переміщується в потрібне місце і зчитує чи записує дані. Для запуску двигуна треба близько 400 мс. Швидкість обертання дисковода FDD дорівнює 3000 об/хв.
Рух і позиціювання головок виконуються за допомогою крокового двигуна. Кроковий двигун - це електродвигун, рухома частина якого (ротор) може повертатися східчасто, щораз на строго визначений кут. Ротор двигуна механічно зв'язаний із блоком головок за допомогою сталевої стрічки, намотаної на його вісь, або зубчастої рейки і шестерні.
Зазвичай кожному кроку ротора (повороту на фіксований кут) відповідає переміщення головок на одну доріжку. Магнітна головка зчитування-записування, розміщена на спеціальному кронштейні, може пересуватися за допомогою крокових двигунів по радіусу диска на відстань близько 3,5 см.
Керувальні електронні елементи дисковода розміщуються на його нижній частині. Вони виконують функції передавання сигналів до контролера, тобто відповідають за перетворення даних, які зчитують чи записують головки.
З тильного боку до дисковода розніму інтерфейсу і розніму електроживлення підключаються два кабелі: кабель інтерфейсу і кабель електроживлення.
Перші дисководи Zipпоявилися в 1995 р. і були розраховані на дискети ємністю 100 Мбайт. Нові дисководи зчитують і записують дискети ємністю 250 і 750 Мбайт, але підтримують також і старий формат - 100 Мбайт. Швидкість обертання диска в дисководі Zip становить 3000 об/хв.
Структура дисковода Zip майже така сама, як і дисковода FDD. Великі ємності дискети досягаються за рахунок збільшення щільності записування і використання більш точної системи позиціювання головок зчитування-записування.
Наприкінці 1996 р. фірми Compaq і ЗМ розробили дисководи LS-120ємністю 120 Мбайт. Дискети LS-120, названі також дискетами SuperDisk, мають спеціальні синхронізувальні доріжки, що під час виготовлення були записані лазерним променем на носій. Дисководи на гнучких магнітних дисках LS-120 використовують лазерний промінь для зчитування інформації із синхронізувальної доріжки і таким чином забезпечують точне позиціювання магнітної головки зчитування-записування (звідси назва дисковода, оскільки скорочення LS означає laser servo - лазерна сервосистема). Висока щільність досягається застосуванням технології подвійного покриття дискети високощільним магнітним пігментом. Швидкість обертання диска в дисководі LS-120 - 720 об/хв.
Дисковод HiFD {High Capacity Floppy Disk - гнучкий диск високої ємності) з'явився в 1998 р. Ємність його гнучких дисків становить 200 Мбайт, а швидкість обертання - 3600 об/хв. Висока щільність записування і точне позиціювання в дисководі HiFD досягається такими технологіями, як і в дисководах жорстких дисків.
Основні характеристики дисководів гнучких дисків:
- ємнісні характеристики;
- середній час доступу;
- швидкість передавання даних;
- тип підключення;
- інтерфейс;
- сумісність;
- надійність;
- форм-фактор.
Характеристикою, тісно пов'язаною з ємністю дискети, є щільність записування - обсяг інформації, яку можна розмістити на одиниці площі поверхні носія. Так, наприклад, щільність записування для дискет FDD становить 135 доріжок/дюйм, а для дисководів HiFD - 2 822 доріжок/дюйм.
Допоміжні ємнісні характеристики дискети такі: кількість доріжок на одному боці дискети, кількість секторів на доріжці, кількість байтів у секторі. Добуток значень цих характеристик, помножений на кількість сторін дискети (2), і дає основну характеристику дискети - її ємність. Розрізняють неформатовану чи реальну ємність і форматовану ємність дискети. Реальна ємність диска трохи більша, оскільки операційна система використовує частину диска для зберігання інформації про кількість секторів і доріжок, інформації для коректування помилок та іншої системної інформації. Зазвичай
виготовлювачі указують форматовану ємність або кількість байтів у секторі після форматування, однак іноді (здебільшого з метою реклами) наводять і реальну ємність.
Так, для дискети HD FDD, що має 80 доріжок і 18 секторів на доріжці, у кожному з яких міститься 512 байт даних, розрахована ємність дорівнює:
8 0 * 1 8 * 5 1 2* 2 = 1474560 байт.
Реальна ємність для дискети HD FDD становить 2 Мбайт.
Форматовані ємності для дискет Zip, LS-120 і HiFD наведено вище.
Швидкодія гнучкого диска визначається часом доступу до даних і швидкістю передавання даних.
Час доступу до даних є сумою часу пошуку потрібної доріжки і часу обертання, тобто часу підведення потрібного сектора під головку.
Час доступу до даних для дисковода FDD становить 350 мс, для дисковода Zip -30 мс, для дисковода LS-120 - 70 мс, а для дисковода HiFD - 49 мс.
Швидкість передавання даних - це інтегральна характеристика для оцінювання загальної продуктивності комп'ютера (реальну швидкість визначають використовуваним інтерфейсом).
Для дисководів FDD швидкість передавання даних становить 500 кбайт/с, а для дисководів Zip, LS-120 і HiFD - відповідно 1,4, 4 і 3,6 Мбайт/с.
За типом підключення дисководи гнучких дисків поділяють на внутрішні і зовнішні.
Зовнішні дисководи FDD призначено для підключення до портативних комп'ютерів.
Інтерфейс дисковода визначають за типом його підключення: внутрішні дисководи FDD підключають до інтерфейсу Floppy disk чи SCSI, а внутрішні дисководи Zip, LS-120 і HiFD - або до інтерфейсу IDE (ATA), або до інтерфейсу SCSI. Усі зовнішні дисководи гнучких дисків підключають до комп'ютера по інтерфейсу USB (старі моделі зовнішніх дисководів Zip, LS-120 і HiFD підключали до комп'ютера через паралельний порт).
Здатність дисковода гнучких дисків зчитувати-записувати дискети інших форматів називається сумісністю. Так, дисковод FDD може використовувати дискети формату HD і формату DD. Дисководи Zip для дискет ємністю 750Мб дозволяють зчитувати дискети ємністю 100 і 250 Мб, а дисководи LS-120 і HiFD - зчитувати не тільки свої дискети, але й звичайні дискети FDD (HD і DD).
Як параметр надійності в описах пристроїв указують середньостатистичний час між збоями MTBF {Mean Time Between Failures), що характеризує надійність пристрою. Значення цього параметра коливається від 20 000 до 500 000 год. Так, для дисковода FDD фірми Sony MTBF він становить 30 000 год чи приблизно 3,5 року (за невпинної роботи). Непрямий показник надійності - час обслуговування, тобто період часу, протягом якого буде виконуватися сервісне обслуговування дисковода (безкоштовна заміна протягом гарантійного терміну, платний ремонт і заміна після цього терміну). Цей термін для дисководів гнучких дисків - 3-5 років. Надійність дискети визначається технологією її виготовлення. Оскільки головки зчитування-записування торкаються дискети, її поверхня поступово стирається. Щоб запобігти цьому, останнім часом дискети сталипокривати тефлоном. На дискету шкідливо впливають магнітні поля і пряме сонячне освітлення, а також механічні напруження (падіння чи вигин). Тому правильне використання дискети істотно підвищує її термін служби і надійність зберігання даних.
Усі дисководи гнучких дисків мають форм-фактор 3,5”. Дисководи, формфактор яких 5,25”, ємність 360 Кб і 1,2 Мб, що використовувалися для перших ПК, давно не випускаються і збереглися тільки в дуже старих комп'ютерах.
Як видно з характеристик дисководів гнучких дисків, дисковод FDD має найгірші показники ємності, середнього часу доступу і швидкості передавання даних. Проте майже кожний настільний комп'ютер (за винятком потужних серверів) оснащується дисководом FDD. Жоден з дисководів Zip, LS-120 чи HiFD не зміг замінити дисковод FFD як стандартний пристрій комплектації настільного комп'ютера і не набув належного поширення. Це зумовлено не тільки вищою вартістю дисководів і дискет, але й дедалі більшою популярністю записувальних дисководів CD і DVD, а також зовнішньої Flash-пам'яті.
ЛЕКЦІЯ 9
Тема: Жорсткі магнітні диски та магнітні стрічки
План
1. Конструкція НЖМД
2. Основних параметрів вінчестера
3. Пристрої зчитування-записування даних на магнітну стрічку