Архітектура комп'ютерів

ГМД диаметром 89 мм имеет более жесткую конструкцию, тщательнее защищен от внешних воздействий (для предохранения поверхности магнитного слоя от повреждения окно для считывания-записи информации в нерабочем состоянии закрыто пружинящей шторкой), но, в принципе, имеет примерно те же конструктивные элементы. Режим запрета записи на этих дисках устанавливается специальным переключателем, расположенным в одном из углов дискеты.

Основные характеристики некоторых типов НГМД приведены  в табл. 11.6.

В последние годы применяются  дискеты с тефлоновым покрытием (например Verbatim Data Life Plus), которое предохраняет магнитный слой и записанную на нем информацию от грязи, пыли, воды, жира, отпечатков пальцев и даже от растворителей типа ацетона. Возможная емкость 3,5-дюймового диска Data Life Plus — 2,88 Мбайт. Следует упомянуть и ГМД «Go anywhere», распространяемые у нас в стране под названием «Вездеход», — они также обладают стойкостью к различным внешним воздействиям: температуре, влажности, запыленности.

Таблица 11.6. Основные характеристики НГМД

Параметр	Тип ГМД
		133 мм (5,25 дюйма)			89 мм (3,5 дюйма)
Полная емкость, Кбайт	500	1000	1600	1000	1600
Рабочая емкость после форматирования, Кбайт	360	720	1200	720	1440
Плотность записи, бит/мм	231	233	380	343	558
Плотность дорожек, дорожек/мм	1,9	3,8	3,8	5,3	5,3
Число дорожек на одной стороне  диска	40	80	80	80	80
Число поверхностей, сторон	2	2	2	2	2
Среднее время доступа, мс	80	100	100	65	65
Скорость передачи, Кбайт/с	50	50	80	80	150
Скорость вращения, оборотов/мин	300	300	300	360	360
Число секторов	9	9	15	9	18
Емкость сектора дорожки, байт	512	512	512	512	512

Основными компонентами наиболее распространенного 3,5-дюймового  флоппи-дисковода являются: дискетная  рама, внутрь которой вставляется  диск; шпиндельный двигатель, обеспечивающий вращение диска с постоянной скоростью 300 оборотов/мин; блок головок с приводом и плата электроники.

Основные функции управления дисководом реализуются встроенным в материнскую плату контроллером FDD. Он осуществляет кодирование информации, поиск дорожек и секторов, синхронизацию, коррекцию ошибок.

Интерфейс дисковода  формирует сигналы выбора устройства (интерфейс IDE для IBM PC позволяет подключать к контроллеру до двух устройств FDD), запуска двигателя (двигатель FDD включается только при обращении к диску, в отличие от двигателя HDD, который вращает диск постоянно), перемещения головок на один шаг и т. д.

Запись информации на диск осуществляется методом MFM (Modified Frequency Modulation — модифицированная частотная модуляция).

Стандартный формат ГМД типа HD (High Density — высокая плотность) — 80 дорожек на каждой из сторон, 18 секторов по 512 байт на дорожке. Уплотненный формат — 82 или 84 дорожки, до 20 секторов по 512 байт или до 11 секторов по 1024 байт. Структура записи данных вдоль дорожки диска показана на рис. 11.9.

Рис. 11.9. Структура записи на дорожке гибкого диска

 

Данные содержат служебную  и рабочую (данные пользователя) информацию. Служебная информация необходима для  синхронизации работы НГМД. Она идентифицирует:

□  дорожку и включает домаркерный промежуток (ДМП), маркер начала дорожки (МНД), послемаркерный промежуток (ПМП);

□  сектор и включает маркер сектора (МС), доинформационный промежуток (ДИП), маркер данных (МД), данные, контрольные коды (КК), послеинфор-мационный  промежуток (ПИП);

□  маркер сектора, который  содержит адресный маркер (AM), адрес дорожки (АД), номер стороны дискеты (НС), адрес сектора на дорожке (АС) и контрольные коды (КК).

Все промежутки заполняются  нулевыми байтами и используются для создания временных интервалов при чтении-записи, необходимых системе управления. Маркер, или метка, — это определенный для каждого признака идентифицирующий код. Контрольные коды вводятся для проверки достоверности информации на дорожке.

В ПК используются также  диски с высокой плотностью записи, для более точного позиционирования магнитной головки на поверхности которых применяется лазерный луч. По внешнему виду эти диски напоминают 3,5-дюймовые (реже 5,25-дюймовые) диски, но имеют более жесткую конструкцию.

Среди накопителей, использующих такие диски, следует назвать:

□  накопители на флоптических дисках;

□  накопители сверхвысокой плотности записи;

□  дисководы Zip.

Накопители  на флоптических дисках

Накопители на флоптических дисках выполняют обычную магнитную запись информации, но с существенно большей плотностью размещения дорожек на поверхности диска. Такая плотность достигается по причине наличия на дисках специальных нанесенных лазерным лучом серводорожек, служащих при считывании-записи базой для позиционирования лазерного луча и, соответственно, магнитной головки, жестко связанной с лазером. Емкость флоптических дисков варьируется от 20,8 до 120 Мбайт. Примером такого дисковода может служить LS-120 — дисковод гибких магнитных дисков с лазерным приводом. Он поддерживает диски емкостью 120 Мбайт, совместим с флоппи-дисководом (со стандартными форматами 1,44 Мбайт). У LS-120 скорость чтения-записи составляет в зависимости от модификации 180-500 Кбайт/с для устройств с IDE- и LPT-интерфейсами. Пиковая скорость для SCSI-варианта может достигать 4 Мбайт/с.

Накопители  сверхвысокой плотности записи

Накопители сверхвысокой плотности записи (VHD — Very High Density) используют кроме лазерного позиционирования еще и специальные дисководы, обеспечивающие иную технологию чтения-записи: «перпендикулярный» способ записи вместо обычного «продольного». Сейчас выпускаются VHD-диски емкостью 120-240 Мбайт; фирма Hewlett-Packard объявила о создании диска емкостью 1000 Мбайт, а фирма IBM — дисков емкостью 8700 Мбайт и 10800 Мбайт.

Дисководы Zip

Самыми распространенными после флоппи-дисководов (FDD) приводами гибких дисков являются дисководы Zip, разработанные фирмой Iomega в 1995 году. Устройства Zip базируются на традиционной технологии магнитных носителей. Запись-чтение и позиционирование головок опираются на магнитные свойства материала пластины диска. Пластина диска Zip является гибкой, подобно носителю обычного флоппи-диска. Устройства Zip используют более совершенную систему позиционирования головок и механику привода, что дало возможность значительно увеличить емкость дисков по сравнению с традиционными флоппи-дисками. Выпускаются дисководы Zip 100 Мбайт, поддерживающие диски емкостью 100 Мбайт, и Zip 250 Мбайт, которые работают с дисками емкостью 100 и 250 Мбайт. Устройства Zip выпускаются с интерфейсами IDE (ATAPI), LPT, SCSI, USB. Дисководы Zip бывают внутренние (internal) и внешние (external). Модели Zip 250 Мбайт с интерфейсами SCSI и ATAPI имеют пиковую скорость передачи данных 2,4 Мбайт/с, остальные — около 1,4 Мбайт/с; среднее время доступа у всех моделей — 29 мс. В комплект поставки устройства Zip входит специализированное программное обеспечение — набор утилит IomegaWare. К основным достоинствам устройств Zip относятся: относительно высокое быстродействие, простота установки и эксплуатации, хорошее программное обеспечение. Недостатками устройств Zip являются несовместимость с обычными флоппи-дисководами, температурная нестабильность дисков и невысокая надежность (при неисправности дисковода и при неправильной записи на диск головки дисковода издают щелчки, приводящие к потере данных и повреждению диска).

Форматирование  дисков и правила обращения с  ними

Каждый новый диск в начале работы с ним следует  отформатировать. Форматирование диска  — это создание структуры записи информации на ее поверхности: разметка дорожек, секторов, запись маркеров и другой служебной информации. Возможный вариант форматирования зависит от типа диска:

□   SS/SD — односторонняя (single sides) одинарной плотности (single density);

□   SS/DD — односторонняя двойной плотности (double density);

□   DS/SD — двухсторонняя (double sides) одинарной плотности;

□   DS/DD — двухсторонняя двойной плотности;

□   DS/HD — двухсторонняя высокой плотности (high density), обеспечивающая максимальные емкости.

Необходимо соблюдать  определенные правила обращения с диском:

□   не сгибать его;

□   не прикасаться  руками к магнитному покрытию;

□   не подвергать диск воздействию магнитных полей;

□   нужно хранить  диск в бумажном конверте при положительной  температуре;

□   надписи на приклеенной  этикетке следует делать без нажима карандашом;

□   брать диск за один угол защитного конверта;

□   нельзя мыть диск;

□   нужно извлекать  диск перед выключением ПК;

□   вставлять и  вынимать диск из дисковода только тогда, когда не горит сигнальная лампочка активности дисковода.

 

Лекция 18

Накопители на оптических дисках

 

Появившийся в 1982 году благодаря  фирмам Philips и Sony оптический компакт-диск произвел кардинальный переворот в области персональных компьютеров и индустрии развлечений. Компакт-диски расширили сферу применения информационных технологий. На сегодняшний день компакт-диск — недорогой, массово воспроизводимый, надежный, одним словом, лучший носитель для звуковых записей, компьютерных игр и мультимедийных программ, установочных пакетов и наборов фотографий.

Сегодня накопители на оптических дисках (НОД) — обязательный атрибут  любого персонального компьютера. Большая  их емкость в сочетании с весьма высокой надежностью и невысокой  стоимостью как дисководов, так и  дисков, делает НОД незаменимыми для сохранения и распространения программ (установочных пакетов), а также для долговременного хранения больших объемов информации, баз данных, например. Основными достоинствами НОД являются:

□   сменяемость  и компактность носителей;

□   большая информационная емкость;

□   высокая надежность и долговечность дисков и головок  чтения-записи (до 50 лет);

□  меньшая (по сравнению  с НМД) чувствительность к загрязнениям и вибрациям;

□  нечувствительность к электромагнитным полям.

Оптические накопители выпускаются в нескольких модификациях:

1.   Классические компакт-диски:

О CD-ROM — Compact Disk Read Only Memory, неперезаписываемые лазерно-оптические диски, или компакт-диски ПЗУ;

О CD-R — Compact Disk Recordable, компакт-диски с однократной записью (их иногда называют также CD-WORM — CD Write Once, Read Many и CD-WO - CD Write Once);

О CD-RW — CD Rewritable, компакт-диски перезаписываемые, с многократной записью (их раньше называли CD-E — CD Erasable — стираемые).

2.   Цифровые универсальные диски:

О DVD-ROM — Digital Versatile Disk Read Only Memory, неперезаписываемые цифровые универсальные диски;

О DVD-R — DVD Recordable, цифровые универсальные диски с однократной записью;

О DVD-RW - DVD Rewritable или DVD-RAM - DVD Read Access Memory, цифровые перезаписываемые универсальные диски.

 

Неперезаписываемые  лазерно-оптические диски CD-ROM

Массовое распространение  получили CD-ROM. Компакт-диск представляет собой пластиковый поликарбонатовый круг диаметром 4,72 дюйма (встречаются компакт-диски диаметром 3,5; 5,25; 12 и 14 дюймов) и толщиной 0,05 дюйма, с отверстием в центре диаметром 0,6 дюйма, и имеет двухслойное покрытие: тончайший отражающий металлический (обычно алюминиевый) слой и лаковое покрытие. Эти диски поставляются фирмой-изготовителем с уже записанной на них информацией (в частности, с программным обеспечением). Запись информации на них возможна только вне ПК, в лабораторных условиях, лазерным лучом большой мощности, который оставляет на поликарбонатной основе CD след — дорожку с микроскопическими впадинами (питами, pits). Питы имеют ширину около 0,5 мкм и следуют друг за другом, образуя единую спиральную дорожку с шагом 1,6 мкм (для сравнения: тонкий человеческий волос имеет диаметр 75 мкм). Каждый пит в зависимости от своей длины может кодировать несколько битов информации. Таким образом создается первичный «мастер-диск». Процесс массового тиражирования CD-ROM по «мастер-диску» выполняется путем литья под давлением.

Дорожка на CD, в отличие от магнитных дисков, спиральная и очень узкая. Впадины имеют глубину примерно 5 миллиардных долей дюйма и ширину в 24 миллиардные доли дюйма; плотность дорожек — 16000 дорожек на дюйм. Длина всей спиральной дорожки около 5 км. В оптическом дисководе ПК информация с дорожки читается лазерным лучом существенно меньшей мощности. Лазерный луч фокусируется на дорожке диска и отражается от выпуклостей питов, меняя свою интенсивность. Отраженный луч улавливается фотоприемником (фотодиодом) оптической читающей головки.