Принцип роботи

Чому пристрій називається дисководом Zip? Ім'я ("Zip" по-англійськи означає: «миттєво переміщати») цілком відповідає ключовим атрибутам продукту: швидкість, мобільність, простота і безпека.

Ці накопичувачі можуть зберігати 100, 250, а тепер і 750 Мб даних на картриджах, що нагадують дискету формату 3,5", забезпечують час доступу, рівний 29 мс і швидкість передачі даних, що складає 7 Мб/с при використанні інтерфейсу SCSI. При цьому частота обертання диска складає 2945 об/хв – 3676 об/хв в залежності від типу пристрою.

Якщо пристрій підключається до системи через паралельний порт, то швидкість передачі даних обмежена швидкістю паралельного порту. Накопичувачі Zip використовують спеціальні 3,5-дюймові диски, також вироблені фірмою Iomega.

Фірма Iomega не випадково однієї з перших представила накопичувач зі змінним магнітним носієм формату 3,5"; довгі роки вона займалася розробкою і продажем накопичувачів типу Bernoulli з дисками ємністю 35, 65, 105 і 150 Мб. Диски типу Bernoulli вважаються самих міцних і надійними з усіх змінних носіїв. По суті, вони являють собою гнучкі диски, вставлені у жорсткий футляр.

Принцип роботи дисків Bernoulli наступний. Диск у накопичувачі обертається, спираючись на повітряну подушку, причому, зазор між диском і головками складає долі міліметра. Створюваний обертовим диском повітряний потік відхиляється певним чином за допомогою, так званої, пластини Бернуллі. Вона нерухома і розташовується таким чином, що диск підштовхується повітряним потоком упритул до головки, але не торкався її. Диск обертається дуже швидко, і дотик головок до поверхонь диска при таких швидкостях привів би до швидкого зносу поверхні диска.

Популярний накопичувач Zip саме і є одним з варіантів накопичувачів Bernoulli фірми Iomega, розробленим під стандарт 3,5" дисків. Однак у ньому використовуються і технології, застосовувані при виробництві жорстких дисків.

Самі по собі пристрої, засновані на принципі Бернуллі, і жорсткі диски – пристрої досить надійні. Але існує припущення, що саме сполучення цих двох технологій в одному пристрої і привело до зниження його надійності.

Zip: конструкція, експлуатація, діагностика

Технологія змінного носія

На жаль, незважаючи на багаторазові спроби різних виробників випустити на ринок надійний пристрій із знімними носіями, нікому з них поки не вдалося обдурити закони природи. Причина досить прозаїчна – споконвічно саме поняття «змінний носій» не дуже-то «дружить» зі словом «надійність».

Якщо провести аналогію між HDD і Zip-дисководом, то змінний картридж Zip – це вінчестер з відкритою камерою.

Технологія зборки камер HDD передбачає їхнє виробництво тільки в чистих приміщеннях, що відповідають вимогам класу 100. Це означає, що в одному кубічному футі повітря може бути присутнім не більш 100 порошин розміром від 0,5 мкм (тому що головки летять над поверхнею на висоті 0,08...0,5 мкм).

Крім того, робоча камера HDD герметизується і перекачування повітря ззовні в неї або взагалі не відбувається, або здійснюється крізь спеціальний барометричний фільтр, здатний затримувати частки розміром більші ніж 0,3 мкм. Усередині самої робочої камери HDD також знаходяться додаткові повітряні фільтри рециркуляції, призначені для очищення внутрішньої «атмосфери» герметичної камери від невеликих часток робочого шару носія, що, незважаючи на всі обережності, все-таки обсипаються з дисків при посадках головок.

Завдяки всім цим обережностям виробника, HDD можуть працювати навіть в умовах сильного забруднення навколишнього повітря.

Що ж картридж Zip? Він відкритий не тільки для мікроскопічних, але і для великих часток, тютюнового диму, пилу, прокачуваного через комп'ютер, «аматорських» пальців і т.д.

Однією з основних причин, що приводять до виходу головок і поверхонь з ладу, є неефективна робота фільтрів очищення повітря в робочій камері Zip Iomega.

Найпростіший фільтр, встановлений у картриджі Zip, справитися з великою кількістю пилу не може, тому що він тільки частково виконує свої функції.

Зустрічі головок і поверхонь з частками пилу відбуваються досить часто, у результаті чого головки швидко забруднюються і псують поверхню диска.

При подачі напруги живлення шпиндельний двигун розкручує диск до 2941 (3676) об/хв.

Конструкція блоку головок у Zip Iomega досить проста. Кожна головка встановлена на кінці важеля на пружині, що злегка притискає неї до диска. Мало хто догадується про те, що без руху диск як би затиснутий між парою головок (знизу і зверху).

На відміну від HDD, головки Zip не знаходяться увесь час у робочій камері, вони вводяться під час роботи в картридж і виводяться після закінчення роботи з Zip Iomega. На наш погляд, це дуже істотна відмінність, у порівнянні з HDD, що є фактором зниження надійності пристрою. Головки HDD знаходяться в постійному повітряному потоці, а головкам Zip приходиться різко входити в турбулентну зону, причому вони входять у робочу зону «стрибком із трампліна».

Рис. 1.2 - Конструкція головок Zip-дисководу

«Трамплін» потрібний для того, щоб розтиснути головки на початку їхнього старту із створенням зазору між головками більшого, ніж товщина диска. «Трамплін» створюється спеціальним пристосуванням, установленим на каретці магнітних головок, і складається з пари двосхилих пластмасових рамп і металевих екстракторів, укріплених на кожній з головок (див. рис. 1.2). При старті головок з місця їхнього паркування екстрактори наїжджають на похилі поверхні («трампліни»), розтискаються і, «плавно» з'їжджаючи (по задумах конструкторів) по схилу за «трампліном», разом з головками опускаються на диск, де їх підхоплює й утримує на деякій відстані від поверхні диска повітряний потік. Не дивно, що в подібному механізмі така несправність, як обривши екстракторів зустрічається досить часто/

При вимиканні живлення, або ж по команді виконавчого пристрою головки виводяться з робочої камери. При вимиканні живлення – вони різко висмикуються з робочої зони за допомогою досить потужної поворотньої пружини (тому що блок головок досить масивний). При цьому вони втягуються на місце паркування через іншу сторону двосхилих рамп («трамплін» навпаки) і опускаються на спеціальний коврик з пористого матеріалу. Вважається, що коврик чистить головки і знімає з них статичну напругу. Ймовірно, що екстрактори можуть відриватися і під час приземлення. На наш погляд, уже сама по собі посадка на коврик для головок досить болісна, тому що для нормального очищення їм необхідно із силою опуститися і проїхати по ньому як по «нождачному папері». При такому приземленні і існує ймовірність відриву головок.

Конструктивні особливості привода головок Zip-дисководу

На відміну від HDD, в Zip-дисководі застосовується лінійний привод з рухливою котушкою. Механізми привода головок з рухливою котушкою бувають двох типів: лінійні і поворотні. Ці типи відрізняються тільки фізичним розташуванням магнітів і котушок.

Привод з рухливою котушкою являє собою електромагніт. Його конструкція нагадує конструкцію звичайного гучномовця. При протіканні струму визначеної полярності котушка втягується або висувається з зазору постійного магніту. У Zip рухлива котушка жорстко з'єднана з блоком головок і розміщається в полі лінійного постійного магніту. Котушка і магніт ніяк не зв'язані між собою: переміщення котушки здійснюється тільки під впливом електромагнітних сил (див. рис. 1.4).

Рис. 1.4. - Конструкція привода Zip-дисководу

Лінійний привод, застосовуваний в Zip-дисководі, переміщає головки по прямій лінії, строго вздовж лінії радіуса диска. Перевага полягає в тому, що при його використанні не виникає азимутальних похибок, характерних для поворотного привода, але є істотний недолік: блок головок у подібному механізмі повинен бути досить масивним, а для керування ними, потрібно, відповідно, і досить масивний і, головне, потужний, двигун (див. рис. 1.4).

У силу своєї «важкої вагової категорії», а, відповідно, і нездатності працювати досить швидко, лінійний привод не може застосовуватися в сучасних HDD.

У виробництві жорстких дисків використовується поворотний привод, що працює по тому ж принципі, що і лінійний, але в ньому до рухливої котушки кріпляться кінці важелів головок. При русі котушки щодо постійного магніту важелі переміщення головок повертаються, пересуваючи головки до осі або до країв дисків. Завдяки невеликій масі така конструкція може рухатися з великими прискореннями, що дозволяє істотно скоротити час доступу до даних. Швидкому переміщенню головок сприяє і те, що плечі важелів виготовляються різними – те, на якому змонтовані головки, має велику довжину.

Ймовірність виходу з ладу пристроїв де використовується масивний лінійний привод набагато вища, ніж у пристроїв з поворотним приводом (відповідно, використання лінійного привода в Zip-дисководі теж може служити причиною виникнення такої несправності, як обриви головок).

Z-доріжки

У пристроях з рухливою котушкою немає попередньо зафіксованих положень. Замість цього в них використовується спеціальна система наведення (позиціонування), що точно підводить головки до потрібної доріжки.

Система точного наведення головок на доріжки називається сервоприводом, а для його роботи потрібен сигнал зворотного зв'язку, що несе інформацію про реальне взаємне розташування доріжок і головок.

Коливання температур не позначаються на точності роботи привода. При стиску і розширенні дисків (обертання, температура) усі зміни їхніх розмірів відслідковуються сервоприводом і положення головок коректуються. Для пошуку конкретної доріжки використовується заздалегідь записана на диску допоміжна інформація (сервокод). Оскільки сервокод зчитується безупинно, то зміна розміру диска під впливом температури приводить до відстеження головкою змін положень доріжки і втрат даних не відбувається.

Як правило, сервокоди записуються на носій виробником і не змінюються протягом усього терміну його експлуатації. Відомо також, що для запису сервокодів необхідно дуже точне, дороге устаткування, яке використовує лазерний приціл для точної установки головок, а відстань між позиціями, де записуються сервокоди, визначається інтерференційним методом, з точністю до долі хвилі лазерного випромінювання.

На жаль, немає інформації, і вона не публікується Iomega – про структуру сервокодів і місця їхнього розташування на доріжках. Відомо, що службова інформація зберігається на спеціальних, закритих для користувача доріжках диска картриджа, відомих як Z-доріжки. Кількість їх 4, на кожній стороні по дві, причому одна з них – дублююча. Коли усі з цих чотирьох Z-доріжок ушкоджені, немає можливості прочитати які-небудь дані з диска й інформація втрачається назавжди.

Причому, ніяких відомих засобів відновлення або зміни мертвих Z-доріжок картриджа немає. Ймовірно, вони можуть бути відроджені тільки виробником. Саме з Z-доріжками і зв'язана проблема, що називається «Клік смерті».

Кліки – ознака того, що пристрій має проблеми з доступом до даних, які зберігається на дискеті. У випадку виникнення таких проблем Zip-дисковод робить рекалібровку головок, тобто повертає каретку з магнітними головками у вихідний стан, а потім знову виводить головки в положення над дискетою для забезпечення стійкого читання сервоміток і запису інформації на диску. При цьому робиться не тільки повторна спроба надійно замкнути зворотний зв'язок по більш стійкому зчитуванню інформації на дискеті, але і відбувається «протирання» головок для видалення з них нальоту магнітних часток і усунення електростатичного заряду, який зібрався на них.

Свопування

У Zip-дисководах використовується ще одна спеціальна функція (sweep) – свопування диска. Її основне призначення – усунення наслідків повітряного тертя, що виникає між головкою і поверхнею носія при великих оборотах обертання диска. (Хоча головки не торкаються поверхні носія, вони розташовуються настільки близько до нього, що явище стирання поверхні виникає неминуче). Крім того, у негерметичній камері бувають ще і стикання головок з порошинами. Якщо головка буде постійно знаходитися в одному місці над доріжкою, то перераховані вище причини приведуть до передчасного зносу поверхні диска.

Для того, щоб цього не відбулося, і виконується процедура свопування: коли звертання до картриджа нема, блок головок рухається безупинно назад над поверхнею диска, послідовно проходячи всі доріжки по зростаючій, а потім – по спадаючій, і навпаки. Таким чином, відбувається постійний рух блоку головок уздовж поверхні диска, навіть якщо немає звертань до диска. Тому не рекомендовано залишати Zip-диск у дисководі, якщо Ви в цей момент не працюєте з ним.