Накопители на гибких дисках

Накопители на гибких дисках относятся к устройствам долго­временного хранения информации. Первый гибкий магнитный диск (ГМД) был создан в 1971 г. в лаборатории фирмы IBM, возглав­ляемой А. Шугартом, и имел диаметр 8". С 1975 г. начался серий­ный выпуск дисководов формата 5,25", а в 1981 г. стали стандар­том диски диаметром 3,5". В 1986 г. фирма IBM начала выпуск гибких магнитных дисков (ГМД или дискет) 3,5" емкостью 720 Кбайт, а в 1987 г. многие фирмы-производители начали выпуск ГМД 3,5"емкостью 1,44 Мбайт. Фирма Toshiba в 1989 г. разработала новые диски емкостью 2,88 Мбайт. В настоящее время наибольшее распространение получили диски диаметром 3,5".

Для записи и считывания информации с ГМД используются периферийные устройства ПК — дисководы {Floppy Dick Drive — FDD).

Конструктивно дисковод состоит из механических и электрон­ных узлов: рабочего двигателя, рабочей головки, шагового двига­теля и управляющей электроники.

Рабочий двигатель включается тогда, когда в дисковод вставлена дискета. Двигатель обеспечивает постоянную скорость вращения дискеты: для дисковода 3,5"— 300 об/мин. Время запус­ка двигателя — около 400 мс.

Рабочие головки служат для чтения и записи информа­ции и располагаются над рабочей поверхностью дискеты. Поскольку обычно дискеты являются двухсторонними, т.е. имеют две рабо­чие поверхности, одна головка предназначена для верхней, а дру­гая — для нижней поверхности дискеты.

Шаговые двигатели обеспечивают позиционирование и движение рабочих головок. Именно они издают характерный звук уже при включении ПК, перемещая головки для проверки рабо­тоспособности привода.

Управляющие электронные элементы дисковода чаще всего размещаются с его нижней стороны. Они выполняют функции передачи сигналов к контроллеру, т.е. отвечают за пре­образование информации, которую считывают или записывают головки.

Для дискет размером 3,5" и емкостью 2,88 Мбайт, называемых ED дискетами {Extra High Density), разработан специальный стан­дарт дисководов, поскольку обычные дисководы не могут рабо­тать с такими дискетами. Кроме того, для установки в малогаба­ритные корпуса выпускаются специальные дисководы {Slimline дисководы 3,5"), которые имеют уменьшенную высоту (19,5 мм) по сравнению с обычными 3,5" FDD (25,4 мм).

В качестве посредника между дисководом и ПК служит кон­троллер. В современных ПК на материнских платах контроллер уже установлен.Он интегрирован в одну из микросхем Chipset, а на материнской плате имеется специальный разъем для подключе­ния кабелей. Современные котроллеры поддерживают два FDD, обеспечивают скорость обмена данными до 62 Кбайт/с для стан­дартных накопителей на дисках 3,5".

Дискеты (Floppe Disk Driver, сокращенно Floppy) формата 3,5" являются современными носителями информации для приводов FDD.

На рис. 3.2 показано устройство дискеты 3,5". Внутри футляра (корпуса) находится пластмассовый диск с нанесенным на него магнитным слоем — магнитный диск. На всех футлярах имеется вырез, защищенный легко перемещаемой шторкой для защиты диска от механических повреждений. После установки дискеты в дисковод шторка автоматически сдвигается и предоставляет до­ступ к диску для головок чтения/записи. Поскольку сам диск по­стоянно вращается внутри футляра, головки «просматривают» всю область дискеты, находясь при этом в постоянном контакте с ее поверхностью. Дискета снабжена отверстием со скользящей плас­тиковой задвижкой. Если задвижка не закрывает отверстие, то дискета защищена от записи. В основном в компьютерах применяются накопители на дискетах 3,5" емкостью 1,44 Мбайт — стандарт HD (High Density), в то время как в старых ПК применяются диски емкостью 720 Кбайт — стандарт DD {Double Density). Емкость са­мых новых дисков 3,5" достигает 2,88 Мбайт — стандарт ED со сверхвысокой плотностью записи.

Магнитные диски называются носителями информации с пря­мым доступом, так как вследствие вращения диска с высокой скоростью имеется возможность перемещать под головки чтения/ записи любую его часть. Таким образом, можно непосредственно обратиться к любой части записанных данных. Этому способству­ет специальная организация дисковой памяти, в соответствии с которой информационное пространство диска форматируется, т.е. разбивается на определенные участки: дорожки и секторы.

Дорожкой записи (Track) называется каждое из концен­трических колец диска, на котором записаны данные. Поверхность диска разбивается на дорожки начиная с внешнего края, число дорожек зависит от типа диска. В гибких магнитных дисках 3,5" емкостью 1,44 Мбайт число дорожек равно 80. Дорожки независи­мо от количества идентифицируются номером (внешняя дорожка имеет нулевой номер). Число дорожек на стандартном диске оп­ределяется плотностью записи, т.е. объемом информации, кото­рый можно надежно разместить на единице площади поверхнос­ти носителя. Для магнитных дисков определены две разновиднос­ти плотности записи — радиальная (поперечная) и линейная (про­дольная). Поперечная плотность записи измеряется числом доро­жек, размешенных на кольце диска шириной 1", а линейная плот­ность — числом бит данных, которые можно записать на дорожке единичной длины.

Каждое кольцо дорожки разбивается на участки, называемые секторами. Например, гибкий диск 3,5" может иметь на дорожке 18 секторов (емкость диска 1,44 Мбайт) или 36 секторов (ем­кость диска 2,88 Мбайт). Размер секторов различных дисков может составлять от 128 до 1024 байт, но в качестве стандарта принят размер сектора 512 байт. На рис. 3.3 показано разбиение магнит­ных дисков на дорожки и секто­ры. Секторам на дорожке присва­иваются номера, начиная с нуля. Сектор с нулевым номером на Каждой дорожке резервируется Для идентификации записывае­мой информации, но не для хра­нения данных.

Емкость дискеты вычисляется по следующей формуле:

емкость дискеты = число сторон х число дорожек на стороне х число секторов на дорожке х число байт в секторе.