Сделай Сам Свою Работу на 5

УСТРОЙСТВО И ПРИНЦИП РАБОТЫ ЖЕСТКОГО ДИСКА

Тема 3 УСТРОЙСТВО И ПРИНЦИП РАБОТЫ ДИСКОВОДА

 

Работа дисковода начинается с установки дискеты. Дискета размещается в специальной раме, которая позволяет неподвижно зафиксировать диск относительно считы­вающего устройства. В это время защитная шторка отодвигается, открывая тем самым доступ к прорезям конверта. Одновременно с этим рама со вставленной дискетой снимается со стопора и опускается вниз.

На большинстве дисководов скорость опускания рамы не ограниче­на, из-за чего головки наносят удар по поверхностям дискеты, а это сильно сокращает срок их надежной работы. В некоторых моделях дис­ководов (Теас, Panasonic, ALPS) предусмотрен замедлитель-микролифт для плавного опускания рамы.

Шпиндель плоского многополюсного двигателя входит в центральное от­верстие дискеты, после чего специальная шпилька попадает в прямоугольное позиционирующее отверстие диска. За счет движения этой шпильки впоследствии будет задаваться вращение носителя с постоянной скоростью 300 об/мин, которая контролируется и при необходимости регулируется при помощи электроники, расположенной на печатной плате дисковода. Одновременно освобождается верхняя голов­ка, которая под действием пружины прижимается к верхней поверхности диска с нанесенным на него магнитным материалом.

Для определения момента, когда дискета зафиксирована внутри дисковода и готова к работе, применяется специальный датчик, который выдает сиг­нал готовности сразу же после установки диска в рабочее положение. В большинстве моделей дисководов сигнал от этого датчика вызывает крат­ковременный запуск шпиндельного двигателя с целью более полной фикса­ции дискеты на вращающем механизме. В дальнейшем шпиндельный двига­тель начинает вращаться каждый раз, когда происходит обращение к диску.

Следующий шаг после установки дискеты в механизм дисковода — это оп­ределение ее свойств. Для этого служат два датчика, один из которых опре­деляет необходимую плотность записи данных, а другой — включена или нет защита от записи на диск. Датчики могут быть либо механическими, представляющими собой миниатюрные переключатели, либо оптическими, устроенными по принципу оптопары.



Еще один датчик (датчик нулевой дорожки) позволяет контроллеру диско­вода точно определять месторасположение так называемой нулевой дорож­ки диска, на которой располагается вся служебная информация вплоть до таблицы размещения файлов.

Магнитная головка дисковода представляет собой ферритовое ядро с голов­кой чтения/записи в центре и по стирающей головке с каждой стороны. Стирающие головки "очищают" магнитный слой по обеим сторонам от за­писываемой дорожки данных для предотвращения помех от записанных данных на соседних дорожках. Данные сохраняются на дисках в виде последовательности "точек" с противоположным направлением магнитной ин­дукции.

Расположенная на дисководе плата электроники позволяет управлять пере­мещением блока головок и вращением шпиндельного двигателя, и обеспечивает связь дисковода с компьютером. Дисковод соединяется с кон­троллером при помощи 34-проводного плоского кабеля, в котором четные провода являются сигнальными, а нечетные соединены с "землей". Общий вариант интерфейса предусматривает подключение к контроллеру до четы­рех дисководов, но вариант для IBM PC поддерживает одновременно только два устройства. Оба дисковода подключаются практически полностью па­раллельно друг другу, за исключением проводников с номерами 10—16 (сигналы выбора), которые перевернуты между разъемами двух дисководов (А: и В:).

По соединительному кабелю передаются следующие сигналы: сигнал выбо­ра дисковода, запуска двигателя, перемещения головок на один шаг, вклю­чения записи, считываемые/записываемые данные, а также другие инфор­мационные сигналы, используемые при работе дисковода.

 

ТИПЫ ДИСКОВОДОВ

Дисководы можно классифицировать по параметрам форматирования:

  Современные форматы Устаревшие форматы
Диаметр диска, дюймов 3,5 3,5 3,5 5,25 5,25 5,25 5,25 5,25
Емкость диска, Кб
Размер сектора, байт
Количество секторов

ДРУГИЕ НОСИТЕЛИ ИНФОРМАЦИИ

Название дисководов LS-120 произошло от названия технологии, приме­няемой для их создания, — Laser Servo (LS). На поверхности дискеты LS-120 наносятся оптические дорожки, которые используются для высокоточного позиционирования магнитной головки на нужную дорожку. Оптические дорожки наносятся на дискету на заводе и не могут быть случайно стерты или перезаписаны пользователем. Данные записываются при помощи обычной магнитной головки. Головка содержит два магнитных зазора — узкий (для чтения усовершенствованных дисков) и стандартный (для чтения обычных магнитных дисков). За счет этого диско­воды LS-120 способны работать со стандартными 3,5" дискетами емкостью 1,44 Мбайт. Скорость вращения дисков увеличена в несколько раз, что по­зволяет работать с обычными дискетами на большей скорости, чем в обыч­ном дисководе. Емкость дискеты увеличена до 120 Мбайт, что эквивалентно 83 обычным дискетам. Дискеты LS-120 внешне отличаются от обычных дискет 3,5" толь­ко размещением отверстия защиты от записи (это делается для того, чтобы исключить случайное стирание данных на обычном дисководе). Подключа­ются дисководы к компьютеру при помощи стандартного кабеля IDE.

Следующим основным конкурентом стандартного дисковода является тех­нология Iomega Zip, которая, несмотря на очень большую емкость носите­лей, имеет один серьезный недостаток: полную несовместимость с дискета­ми 3,5". По сравнению с LS-120 эти дисководы имеют значительно более высокую производительность, благодаря чему они получили большую попу­лярность.

Практически все альтернативные дисководы выпускаются в двух вариантах: внутренние и внешние. Внутренние дисководы могут иметь интерфейс IDE или SCSI, а внешние — LPT, USB или PCMCIA (Personal Computer Memory Card International Association).

Еще один дисковод, не настолько известный как его конкуренты, называется Iomega Jazz. В силу своих функциональных особенностей это устройство наиболее близко к жестким дискам, чем к дисководам. Его ем­кость равна 1024 Мбайт, скорость передачи данных до 1 Мбит/с.

УСТРОЙСТВО И ПРИНЦИП РАБОТЫ ЖЕСТКОГО ДИСКА

К основным элементам кон­струкции типичного накопителя на жестком диске относятся следующие:

■ диски;

■ головки чтения/записи;

■ механизм привода головок;

■ двигатель привода дисков;

■ печатная плата со схемами управления;

■ кабели и разъемы;

■ элементы конфигурации (перемычки и переключатели).

Диски, двигатель привода дисков, головки и механизм привода головок обычно раз­мещаются в герметичном корпусе, который называется HDA (Head Disk Assembly — блок головок и дисков). Обычно этот блок рассматривается как единый узел; его почти никогда не вскрывают. Прочие узлы, не входящие в блок HDA (печатная плата, лицевая панель, элементы конфигурации и монтажные детали) являются съемными.

В большинстве накопителей устанавливается минимум два диска, хотя в некоторых малых моделях бывает и по одному. Количество дисков ограничивается физическими размерами накопителя, а именно высотой его корпуса.

В накопителях на жестких дисках для каждой из сторон каждого диска предусмотрена собственная головка чтения/записи. Все головки смонтированы на общем подвижном каркасе и перемещаются одновременно.

Механизм привода головок устанавливает их в нужное положение и называется приводом головок. Именно с его помощью головки перемещаются от центра к краям диска и устанавлива­ются на заданный цилиндр.

Двигатель, приводящий во вращение диски, часто называют шпиндельным (spindle). Шпиндельный двигатель всегда связан с осью вращения дисков, никакие приводные рем­ни или шестерни для этого не используются. Двигатель должен быть бесшумным: любые вибрации передаются дискам и могут привести к ошибкам при считывании и записи.

Частота вращения двигателя должна быть строго определенной. Обычно она колеб­лется от 3 600 до 15 000 об/мин или больше, а для ее стабилизации используется схе­ма управления двигателем с обратной связью (автоподстройкой), позволяющая добиться необходимой точности.

Печатная плата, на которой расположены электронные компоненты систе­мы управления жестким диском, обычно прикрепляется к нижней плоско­сти корпуса при помощи обычных винтов. В зависимости от модели элек­троника может быть либо закрыта металлической пластиной, либо открыта для любых механических воздействий. С внутренней частью винчестера плата соединяется при помощи специального разъема.

Плата электроники предназначена для управления работой механических подвижных частей устройства и формирования электрических импульсов при чтении/записи.

В большинстве накопителей на жестких дисках предусмотрено несколько интерфейс­ных разъемов для подключения к системе, подачи питания, а иногда и для заземления корпуса. Как правило, накопители имеют по меньшей мере два типа разъемов: интерфейсный разъем (или разъемы) и разъем питания.

При установке накопителя в компьютер обычно необходимо переставить или отклю­чить некоторые перемычки и, возможно, нагрузочные резисторы.

 

Принцип работы

При включении питания микропроцессор жесткого диска выполняет тести­рование электроники, после чего выдает команду включения шпиндельного двигателя. При достижении определенной скорости вращения плотность воздуха, увлекаемого поверхностями дисков, становится достаточной для преодоления силы прижима головок к поверхности. После чего головки поднимаются на определенную высоту над поверхностью дисков. С этого момента и до снижения скорости ниже критиче­ской головки "висят" на воздушной подушке и не касаются по­верхности дисков. При отключении питания диски останавливаются далеко не сразу, так что плотность воздушной подушки уменьшается постепенно. Этого вполне достаточно для нормального срабатывания системы парковки и предотвращения "падения" головок на поверхность с записанными дан­ными.

Магнитные головки выводятся из зоны парковки только после достижения дисками скорости вращения, принятой в качестве стандартной для данной модели (например, 7200 об/мин). Сразу же после этого начинается поиск сервисных меток для точной стабилизации скорости вращения. В заверше­ние инициализации выполняется тестирование устройства позиционирова­нием головок путем перебора заданной последовательности дорожек. Если оно проходит успешно, на выход интерфейса жесткого диска выставляется сигнал готовности к работе, и жесткий диск переходит в режим обмена данными по интерфейсу.

В это время накопитель потребляет максимум питающего напряжения и создает предельную нагрузку на блок питания компьютера по напряжению +12 В, которое используется для питания шпиндельного двигателя. Для пи­тания электроники используется напряжение +5 В.

Во время работы винчестера постоянно функционирует система слежения за положением головок на диске: из непрерывно считываемого сигнала вы­деляется специальный сигнал, который подается в схему обратной связи, управляющую током обмотки позиционера. В результате, если головка от­клоняется от центра дорожки, в обмотке линейного двигателя возникает сигнал, стремящийся вернуть ее на место.

При отключении питания микропроцессор винчестера, используя остаточ­ную энергию конденсаторов, имеющихся на плате, выдает команду на уста­новку головок в зону парковки. Иногда для извлечения дополнительной энергии используются обмотки двигателя, работающего некоторое время как генератор.

Метод адресации данных

Все современные винчестеры независимо от интерфейса используют метод адресации LBA. Режим LBA (Logical Block Addressing) позволяет "обойти" проблему ограничения, которую накладывает BIOS (параметры вызова прерывания INT 13h) и контроллер жесткого диска с интерфейсом IDE (ATA) на количество цилиндров (1024), головок (16) и секторов (63). При стандартном размере сектора (режим NORMAL) в 512 байт максимально возможный объем винчестера составит 504 Мбайт:

1024 (цилиндра) х 16 (головок) х 63 (сектора) х 512 байт = 504 Мбайт.

При работе в режиме LBA адрес каждого сектора передается в виде абсолютного линейного номера, как будто все сектора расположены в одной большой прямой линии. Когда необходимо записать данные, контроллер какого диска самостоятельно преобразует линейный номер в физический адрес (номер цилиндра, головки, сектора) и только после этого записывает данные на диск.

Существует также режим трансляции Large, который используется с жесткими дисками объемом до 1 Гбайт и не поддерживающими режим LBA.

 



©2015- 2017 stydopedia.ru Все материалы защищены законодательством РФ.