Компьютер, периферийные устройства, устройства информационного обмена - 8) Накопители информации на гибких магнитных дисках

E-mail Печать PDF
Рейтинг пользователей: / 25
ХудшийЛучший 
Индекс материала
Компьютер, периферийные устройства, устройства информационного обмена
1) Компьютер
2) Основные характеристики (разрядность, адресное пространство, быстродействие и другое) процессора компьютера.
3) Архитектура процессора
) Организация и основные характеристики оперативной памяти компьютера
5) Клавиатура и манипуляторы (мышь, тачпад, трекбол, трекпойнт, джойстик)
6) Мониторы
7) Видеоадаптеры
8) Накопители информации на гибких магнитных дисках
9) Накопители информации на жестких магнитных дисках
10) Накопители информации на компакт-дисках
11) Устройства для ввода и вывода звуковой информации (звуковые адаптеры)
13) Дигитайзеры. Световое перо
14) Принтеры. Плоттеры (графопостроители)
15) Сканеры
16) Накопители информации на магнитных лентах
17) Модемы
21) Современная телефония, сотовая связь
Все страницы
8) Накопители информации на гибких магнитных дисках

 

Назначение. Устройство. Физические принципы записи и считывания информации. Логические принципы организации информации. Структура записи (дорожки, сектора). Логическая организация записи (каталоги, FAT, boot-сектор). Интерфейс с компьютером. Типовые параметры (ёмкость, быстродействие и другое)

Внешнее устройство

Дискета состоит из круглой полимерной подложки (магнитный диск - 1), покрытой с обеих сторон магнитным оксидом и помещенной в пластиковую упаковку (футляром - 2), на внутреннюю поверхность которой нанесено очищающее покрытие (две прокладки из мягкой бумаги - 3). В упаковке сделаны с двух сторон прямоугольные прорези (отверстие для чтения-записи - 4), закрытые металлической (или пластмассовой) пластинкой (5), через которые головки считывания/записи накопителя получают доступ к диску. В центре на металлической сердцевине диска находится шпиндельное отверстие (6), а на некотором смещении от центра имеется одно индексное отверстие (7). Назначение индексного отверстия - обеспечить накопителю точку отсчета при считывании или записи данных. Окошко запрета записи (8), закрыто (если открыто, то дискета защищена от записи). Два небольших выреза (направляющие отверстия и пазы - 9) на кромке кассеты, расположенные симметрично относительно окна головки, обеспечивают ее позиционирование и фиксацию в НГМД.

Дискета устанавливается в накопитель на гибких магнитных дисках, автоматически в нем фиксируется, после чего механизм накопителя раскручивается до частоты вращения 360 мин-1. В накопителе вращается сама дискета, магнитные головки остаются неподвижными. При этом магнитная головка устанавливается на определенную концентрическую дорожку, с которой и производится запись/считывание информации. Дискета вращается только при обращении к ней. Накопитель связан с процессором через контроллер гибких дисков.

Из истории

Первые дискеты представляли собой гибкие пластиковые диски диметром 8 дюймов. Эти давно устаревшие диски были выпущены корпорацией IBM в 1971 году.

Чтобы объём хранимой информации на носителе увеличился, дискеты сначала сделали двусторонними, а позже, в 1976 году, увечили плотность и перешли на формат 5,25 дюйма. Затем удвоили и учетверили плотность записи и хранения информации. В 1981 году корпорация IBM выпустила дискеты размером 3,5 дюйма, ёмкостью 720 Кб, которые вскоре, во второй половине 80-х, достигли ёмкости 1,44 Мб при высокой плотности записи.

Назначение

1) Для загрузки на компьютер программного обеспечения

2) Обмена данными с другими компьютерами

3) Для создания архивов данных и для резервного копирования ценной информации


Физические принципы работы

Принцип работы магнитных запоминающих устройств основаны на способах хранения информации с использованием магнитных свойств материалов.

Дисковые устройства, как правило, используют метод записи называемый методом без возвращения к нулю с инверсией (Not Return Zero - NRZ). Запись по методу NRZ осуществляется путем изменения направления тока подмагничивания в обмотках головок чтения/записи, вызывающее обратное изменение полярности намагниченности сердечников магнитных головок и соответственно попеременное намагничивание участков носителя вдоль концентрических дорожек с течением времени и продвижением по окружности носителя. При этом совершенно неважно, происходит ли перемена магнитного потока от положительного направления к отрицательному или обратно, важен только сам факт перемены полярности.

В НГМД используются три основных метода кодирования:

- метод частотной модуляции;

В процессе считывания магнитная головка НГМД воспринимает магнитный поток с поверхности диска и при каждом изменении его вектора вырабатывает импульс сигнала считывания. Приведенный выше алгоритм описывает классический FM метод записи и чтения.

- метод модифицированной частной модуляции (МЧМ);

- метод кодирования с ограничением расстояния между переходами намагниченности.

Устройство магнитного диска

Поверхность магнитного дискаИнформация записывается с двух сторон диска по дорожкам, которые представляют собой концентрические окружности, для быстроты доступа диск ещё разбит и на сектора. Плотность записи данных зависит от числа дорожек на поверхности диска, а также от плотности записи информации вдоль дорожки.

Стандартным числом дорожек для обычных дискет является 40 и 80. Число секторов на дорожке может колебаться в пределах от 1 до 20 и более. Размер сектора на диске равен 512 байт. Зная число дорожек (N), число секторов (M) и размер одного сектора (S), можно вычислить объем гибкого диска (V): V= 2*N*M*S.

Каждый сектор включает в себя две области: поле служебной информации и поле данных пользователя. Служебная информация составляет идентификатор сектора, позволяющий отличать этот сектор от других. Он включает несколько отдельных частей:

1) Адресный маркер (метка) - специальный код, отличающийся от данных; он указывает начало сектора и служебной информации

2) Номер дорожки, содержащий код порядкового номера дорожки на которой расположен данный сектор

3) Номер головки, который указывает на одну из двух магнитных головок расположенных на соответствующих сторонах дискеты

4) Номер сектора - код, определяющий логический номер сектора, который может не совпадать с физическим номером сектора

5) Длину сектора - код, указывающий объем поля данных в секторе;

6) Контрольные байты - код, предназначенный для контроля ошибок считывания информации.

Поле данных используется для хранения основной информации. Пригодность участков для записи определяется при форматировании. Поле данных начинается с адресного маркера и заканчивается контрольными байтами.

Один или несколько секторов, используемых операционной системой в качестве наименьшей ячейки размещения данных, называется кластером.


Логические принципы устройства

При форматировании дискета разбивается на дорожки и сектора (обычно по 512 байт), затем делится на две области - системную и область данных. Системная область для использования недоступна, в ней располагаются загрузочная запись диска, таблицы размещения файлов и другая служебная информация. На наружной дорожке (нулевой) в первом секторе на верхней стороне рабочего диска дискеты находится загрузочный сектор.

MS-DOS предусматривает 4 логических области дискеты:

1) Загрузочный сектор содержит (менее 512 байт) программу начальной загрузки ОС в память компьютера, которая при обращении к ней сообщает, является ли дискета загрузочной. Если так и есть, то она загружает соответствующие файлы. Эта программа всегда занимает самый первый сектор самой первой дорожки. Также этот сектор содержит информацию о диске: размер сектора, количество копий FAT, максимальной число файлов в каталоге, общее количество секторов дорожки, размер FAT, число сторон диска.

2) Таблица размещения файлов (FAT) содержит информацию о местоположении записанных на дискету файлов. Система MS-DOS выделяет для хранения файла, в зависимости от его длины, один или более кластеров, однако MS-DOS не заботится о том, чтобы запись шла последовательно. В этой таблице компьютер запоминает адреса записанных файлов. Когда нам нужен какой-то файл, идентификация сектора производится по трём параметрам: стороне диска, номеру дорожки и номеру сектора.

Также FAT содержит информацию о состоянии кластера, является ли записанным, пустым или поврежденным. При удалении файла с диска информация не стирается, удаляется лишь ссылка на соответствующий кластер в FAT. FAT на дискете существует в двух копиях.

Таблица FAT может иметь 12- или 16-битовый формат. При этом в таблице для хранения информации об одном кластере диска используется, соответственно, 12 и 16 бит. 12-битовый формат удобен для дискет с небольшим количеством секторов - вся таблица размещения файлов помещается в одном секторе. Если размер диска такой, что для представления всех секторов недостаточно 12 разрядов, можно увеличить размер кластера, например, до 8 секторов. Однако большой размер кластера приводит к неэффективному использованию дискового пространства. При использовании 16-битового формата таблицы FAT операционная система MS-DOS может работать с диском, который имеет размер более 32 Мбайт.

3) Корневой каталог следует непосредственно за FAT. В корневом каталоге располагаются 32-байтовые элементы, которые содержат информацию о файлах и других каталогах: имена файлов, расширение, атрибуты файла, размер файла, время и дата создания или последней модификации, а также номер первого кластера файла. При чтении файла сначала читается первый кластер, затем по FAT находится номер следующего кластера.

4) Вслед за корневым каталогом на логическом диске находится область файлов и подкаталогов корневого каталога. Область данных разбита на кластеры, причем нумерация кластеров начинается с числа 2. Кластеру с номером 2 соответствуют первые секторы области данных.

Типовые параметры

1) Скорость передачи данных - скорость, с которой происходит считывание и запись данных на диск: для НГМД составляет всего около 50 Кб/с.

2) Объём - зависит от числа дорожек и секторов на дорожке (от 360 Кб до 2,88 Мб).

Интерфейс с компьютером

SCSI: универсальный интерфейс, определяет шину данных между центральным процессором и несколькими внешними устройствами, имеющими свой контроллер.


 

Добавьтe Ваш комментарий

Ваше имя (псевдоним):
Ваш адрес почты:
Заголовок:
Комментарий: