2014-02-02
2721
Содержание темы: Жесткие диски, магнитооптические накопители, устройства типа ZIP и JAZ, устройства, записывающие на компакт-диски (CD Recorder). Принцип записи информации. Интерфейсы подключения накопителей к компьютеру. Отличительные особенности устройств типа ZIP и JAZ и магнитооптических накопителей типа WORM. Надежность хранения информации. Возможность сжатия информации при записи и разархивации при чтении. Модели накопителей различных фирм-производителей и их основные технические характеристики: емкость, скорость передачи данных, среднее время поиска, скорость вращения, размер буфера, интерфейс подключения, возможность перезаписи данных, автоматическое сжатие данных, стоимость хранения данных и др. Стримеры: принцип записи, стандарты лент, технические характеристики стримеров, сфера применения, выбор накопителей на магнитной ленте.
В самом первом магнитном накопителе, разработанном фирмой IBM, диски и головки вместе с несущей конструкцией размещались в отдельном закрытом корпусе (его называли модулем данных), устанавливаемом для работы на приводное устройство. При установке модуля данных на привод автоматически подключалась система подачи в модуль данных очищенного воздуха. Головки, благодаря малой массе, прижимались к поверхности диска с усилием всего 0.1Н, а при вращении диска между головкой и поверхностью образовывался воздушный зазор толщиной около 0.5мкм. Прослойка воздуха между головкой и диском создавалась за счет потоков, образующихся при вращении диска, и обеспечивала возможность многократной записи и считывания данных без повреждения магнитной поверхности диска.
В современных устройствах модуль данных и привод составляют единое целое и система подачи очищенного воздуха уже не используется. Каждый современный накопитель содержит пакет магнитных дисков, установленных на одной оси. В первых устройствах использовалась скорость вращения 3600 об/мин, однако по мере роста требований к скорости записи/считывания частота вращения блока дисков была повышена во многих устройствах до 7200 об/мин. Повышение скорости вращения обеспечивает возможность ускорения работы всего устройства, однако рост скорости ограничен механической прочностью дисков.
Диски представляют собой пластины из алюминия, стекла или керамики с нанесенным на них слоем высококачественного ферромагнетика. Состав магнитного покрытия достаточно сложен - оно, как правило, наносится путем напыления или вакуумного осаждения. В первых дисках использовалось покрытие из оксида железа, сегодня в качестве материалов для магнитного покрытия используются как материалы на основе железа и его окислов, так и пленки других магнитных металлов. Покрытия на основе окислов железа и бариевых ферритов являются достаточно мягкими, поэтому их использование в новых разработках почти прекратилось. Металлические пленочные покрытия обеспечивают более высокую плотность записи и прочность поверхности диска. Прочность покрытия особенно важна при использовании дисков в переносных компьютерах, где велика вероятность ударов.
После нанесения покрытия диски подвергаются специальной обработке для обеспечения высококачественной поверхности. Обработанные диски собирают в один пакет (обычно в пакете содержится от 2 до 12 дисков) и закрепляют на оси, устанавливаемой в привод. Каждый диск имеет две рабочих поверхности, однако в некоторых устройствах внешние поверхности крайних дисков пакета не используются из конструктивных соображений.
Для надежной и качественной работы винчестера важно обеспечить отсутствие пыли в корпусе блока дисков и головок, для чего широко используются барометрические фильтры, выравнивающие давление внутри и снаружи блока дисков. Если вы хотите, чтобы ваш винчестер работал долго и обеспечивал высокую надежность хранения данных, никогда не открывайте корпус блока дисков и не срывайте с него защитных наклеек.
Магнитные головки
Головки чтения-записи относятся к числу важнейших элементов дискового накопителя. Принцип действия головок винчестера похож на принцип работы головок обычного магнитофона, однако требования к ним предъявляются значительно более жесткие по сравнению с магнитофонными головками. Отличаются головки дисковых накопителей и своими малыми размерами.
Головка всегда находится на некотором расстоянии от поверхности диска (около 0.13мкм), обеспечиваемом за счет потока воздуха при быстром вращении диска (головка "летит"). Уменьшение зазора между головкой и поверхностью диска увеличивает сигнал при считывании и позволяет снизить ток записи, однако сильно снижает устойчивость устройства к вибрациям и ударам. Тем не менее, работы по уменьшению зазора между диском и головкой не прекращаются ведущими производителями винчестеров и по прогнозам в ближайшие пять лет зазор может быть уменьшен до 0.05мкм. Наличие зазора между головкой и поверхностью диска требует парковки головок (перемещения их за пределы рабочей поверхности) при выключении компьютера во избежание повреждения поверхности диска или головки при их механическом контакте. В старых устройствах для парковки головок нужно было использовать специальные программы (их запускали непосредственно перед выключением компьютера), современные винчестеры при выключении питания перемещают головки за пределы рабочей зоны дисков автоматически.
При изготовлении головок используются три различных технологических варианта:
монолитные головки;
композитные головки;
тонкопленочные головки.
Монолитные головки изготавливаются из ферритов. Сложность обработки и хрупкость ферритов накладывают серьезные ограничения на их использование в современных системах с высокой плотностью записи информации на диск. В новых разработках такие головки почти не используются.
Композитные головки имеют меньшие размеры по сравнению с монолитными и выполнены из феррита на подложке из стекла или твердой керамики. Такой подход позволяет уменьшить зазор между головкой и поверхностью диска и, как следствие, повысить плотность записи на диск. Некоторые фирмы при производстве композитных головок используют вместо воздушного зазора в магнитном сердечнике головки зазор, заполненный металлом (это позволяет улучшить конфигурацию магнитного поля головки и дополнительно увеличить плотность записи).
Тонкопленочные головки создаются методом фотолитографии. Магнитный сердечник головки осаждается на керамическую поверхность, что позволяет создать головки с очень малым магнитным зазором. Такая технология дает самую высокую плотность записи и позволяет уменьшить ширину дорожек.
Привод головок
Устройство привода магнитных головок (head positioner) является одной из важнейших частей винчестера. От типа используемого привода непосредственно зависит скорость работы устройства в целом - привод обеспечивает важнейший параметр винчестера: время позиционирования головок (seek time). Для перемещения головок обычно используются шаговые двигатели, обеспечивающие высокую точность позиционирования. Существуют два различных варианта приводов: линейные и поворотные. При поворотном приводе головки перемещаются по дуге окружности как в обычном электропроигрывателе, линейный привод обеспечивает перемещение головок по радиусу диска (подобно модным некоторое время назад проигрывателям с тангенциальным тонармом). Преимущество линейного привода заключается в том, что зазор магнитной головки всегда перпендикулярен дорожке и расстояние между дорожками сохраняется постоянным, поворотные приводы обеспечивают меньшую инерционность и, как следствие, более быстрое позиционирование головок. Кроме того, поворотные приводы более устойчивы к ударам и вибрации, поскольку допускают точную балансировку.
Для быстрого позиционирования головок в современных дисковых устройствах используются различные варианты сервоприводов с записью служебной информации на выделенные и/или рабочие поверхности дисков. В зависимости от способа хранения информации о позиционировании различают выделенные, встроенные и гибридные сервосистемы.
В выделенных системах для записи служебной информации используется специальная поверхность диска (и, следовательно, головка). Информация записывается на выделенный диск в процессе производства устройства. Такой подход увеличивает стоимость винчестеров, однако обеспечивает им высокое быстродействие и надежность.
Во встроенных системах информация о позиционировании записывается между блоками данных на рабочие поверхности диска. Такие системы дешевле, менее критичны к механическим воздействиям и колебаниям температуры, однако они уступают по быстродействию дискам с выделенной сервосистемой.
В гибридных системах данные о позиционировании записываются на часть поверхности каждого диска, позволяя использовать преимущества как выделенной, так и встроенной сервосистем.
Встроенный контроллер винчестера (плата управления)
На каждом винчестере кроме блока дисков и привода установлена печатная плата (как правило она крепится снизу), обеспечивающая управление приводами головок и дисков, а также усиление сигналов записи/считывания. Кроме того, на этой плате установлен дешифратор команд управления головками, схемы стабилизации и др. На современных винчестерах, изготавливаемых в рамках программы Energy Star, имеется также устройство, обеспечивающее отключение привода дисков при отсутствии запросов к устройству и другие функции энергосбережения.
Размеры винчестеров
Современные дисковые устройства выпускаются четырех типоразмеров по ширине (диаметру дисков) и трех - по высоте. Диаметр дисков в большинстве случаев равен 1.8, 2.5, 3.5 или 5.25 дюйма, высота - 3.25 (устройство полной высоты), 1.63 (устройство половинной высоты) или менее 1 дюйма (низкопрофильное устройство).
Если в вашем компьютере гнездо для установки дисков шире винчестера, вам придется использовать для его установки специальные салазки. В наиболее популярных сегодня корпусах Tower (башня) предусмотрена установка дисков с форм-фактором 3.5 или 5.25, в других случаях потребуется использовать салазки.
Стример (stream — длинная лента) — устройство для записи информации на магнитную ленту. Стример — это магнитофон со специальными возможностями, который записывает информацию с компьютера на специальную магнитную кассету. Стример используется в системе резервного сохранения информации с жесткого диска (Back-up system). Если на жестком диске хранится важная информация, то ее необходимо регулярно сохранять на магнитной ленте. Кассеты стримера имеют большой объем — от 120 Мб до 5 Гб. На одну кассету может поместиться информация со всего жесткого диска.
Если вы собираетесь купить жесткий диск внушительного объема, имеет смысл обновить и вашу систему резервирования данных. Разумеется, можно использовать один из накопителей на сменных носителях, например Orb, но они больше подходят для выборочного копирования наиболее важных данных, чем для снятия резервной копии всего жесткого диска. Так, даже если копировать данные с компрессией, то полная резервная копия 10-Гбайт диска может занять три картриджа Orb.
Вместо этого можно использовать ленточный накопитель (стример) с емкостью, достаточной для размещения всей информации с жесткого диска на одном картридже. Если в вашем ПК установлен вместительный жесткий диск или вы планируете его приобрести, лучшим вариантом будет один из высокоемких ленточных накопителей, например 14-Гбайт стример HP Colorado. Внутренняя версия Colorado с интерфейсом EIDE стоит 235 долл., более медленная внешняя версия для параллельного порта - 289 долл., а картриджи обойдутся вам примерно в 40 долл. за штуку.
Имейте в виду, что полностью реализовать все возможности ленточного накопителя можно лишь при соблюдении некоторой дисциплины. Почти все стримеры можно запрограммировать так, чтобы они резервировали информацию автоматически, но вам все равно придется самостоятельно заменять картриджи, и лучше хранить их вне офиса. Тогда, если ваш жесткий диск "прикажет долго жить", вы сможете восстановить результаты всех своих трудов.
3100 & 3100SE 2Gb DAT стримеры WangDAT® 2 GB DDS-1
2 GB емкости, формат DDS, 5.25"
скорость архивирования 11 MB/мин.
время доступа к файлу 30 с
интерфейс SCSI
внутренняя, внешняя конфигурации
3200 & 3200SE 4GB DAT стримеры WangDAT® 4 GB DDS-DC DAT
2 GB емкости, 4 GB со сжатием
скорость архивирования 22 MB/мин.
время доступа к файлу 30 с
интерфейс SCSI
3400DX & 3400SE 8 GB DAT стример WangDAT® 8 GB DDS-2 DAT
4 GB емкости, со сжатием данных 8 GB
скорость архивирования 44 MB/мин.
интерфейс SCSI
3800 & 3800SE 8 GB DAT стример WangDAT® 8 GB DDS-2 DAT
Новый WangDAT® 3800 DAT фирмы Tecmar Technologies' обладает высокой надежностью и совместимостью для архивирования в сети.. Стример обладает самой высокой скоростью передачи данных доступной 4mm стримерам DDS-2 DAT. Этот накопитель "Plug&Play" совместим с большинством операционных систем и приложений.
8 GB емкости (сжатая)
5.6 GB/час скорость архивирования
интерфейс SCSI-2
встроенная система очистки пишущих головок
51000HT & E51000HT стример 1.2GB QIC WangTEK® 1.2 GB
Wangtek 51000 HT QIC предлагает Вам наилучшее соотношение цены и качества для QIC стримеров. Используемая лента формата QIC обеспечит совместимость с другими накопителями QIC. Интерфейс SCSI-2 обеспечивает широкие функциональные возможности и высокую скорость архивирования и восстановления информации
1.2 GB емкость
17 MB/мин скорость архивирования
интерфейс SCSI-2 совместимый с контроллерами SCSI для шин PCI, ISA, EISA, и MCA
внутреннее и внешнее исполнение
По информации от компании Interlink:
205-6411, -6920, 956-7021 fax
Глубокий пер.5/11 п.14-11 (м."Краснопресненская")
CD-ROM диск - это общее название pяда цифpовых носителей
информации, основанных на стандарте Red Book и являющихся
его расширениями, и предназначенных для использования в
компьютерных системах в качестве Постоянного Запоминающего
Устpойства (ПЗУ, или по-английски Read-Only Memory, ROM).
С точки зpения физического устpойства CD-ROM диск полностью
идентичен звуковому CD-DA диску, и отличается лишь логической
структурой доpожки (доpожек).
Технологически стандартный диск должен состоять из трех слоев: подложка из поликарбонатного пластика, на которой прессом отштампован рельеф диска, напыленное на нее отpажающее покpытие из алюминия (золото, сеpебpо, платина, палладий также теоpетически могут использоваться для напыления, но пpактически такие диски существуют лишь в воспаленном вообpажении некотоpых гоpе-специалистов), и тонкий защитный слой поликаpбоната (в доpогих дисках) или полимеpного лака (в дешевых дисках), на котоpый обычно наносятся надписи и pисунки (методом шелкогpафии специальной химически нейтpальной кpаской). Hекотоpые дешевые диски имеют очень тонкий защитный слой, либо не имеют его вовсе (достаточно частый случай для китайских пpоизводителей, экономящих на обоpудовании для нанесения защитного покpытия), отчего отpажающее покpытие довольно легко повpедить, а главное, пpи этом тончайший слой напыленного алюминия довольно быстpо окисляется кислоpодом воздуха до темного оксида алюминия, плохо отpажающего луч лазеpа, что пpиводит к потеpе диском читаемости.
Диски для CD-pекоpдеpов имеют более сложную стpуктуpу, в котоpую входит слой специального легкоплавкого пластика, и ввиду этого очень чувствительны к нагpеванию и воздействию пpямых солнечных лучей. Инфоpмация записана на диск в виде спиpальной доpожки, идущей от центpа к кpаю диска, на котоpой pасположены углубления (так называемые питы). Инфоpмация кодиpуется чеpедованием питов (условно - логической 1) и пpомежутков между ними (условно - логических 0). Существенно, что инфоpмация на диске закодиpована помехоустойчивым кодом Рида-Соломона (Reed-Solomon) с использованием чеpедования - так что мелкие сбои пpи чтении доpожки никак не отpажаются на достовеpности считанной инфоpмации. Доpожка может быть непpеpывной, либо делиться на фpагменты (напpимеp, сессии в мультисессионных дисках). Число сессий в настоящее вpемя не может пpевышать 64, и наличие нескольких сессий допустимо не во всех стандаpтах записи.
Какие форматы записи используются в CD-ROM?
В CD-ROM используется та же технология, что и в обычной звуковой системе CD-DA, описанной в FAQ по звуковым дискам (файл CDDAFAQ.TXT). Первый стандарт серии CD-ROM, описывающий систему записи на компакт-диск произвольных цифровых данных, выпущен в 1984 году фирмами Philips и Sony под названием Yellow Book ("желтая книга"); последующие расширения известны под названиями Green Book ("зеленая книга"), Orange Book ("оранжевая книга"), White Book ("белая книга") и Blue Book ("синяя книга"). Все они дополняют основной стандарт CD-DA, описанный в Red Book ("красной книге"). Диск содержит вводную зону (Lead In), собственно данные (Program) и выводную зону (Lead Out). Вводная зона содержит оглавление диска (Table Of Contents - TOC), в котором перечислены адреса дорожек диска и их параметры. Выводная зона играет роль ограничителя записанной области диска и необходима для полной совместимости с Red Book, хотя все современные приводы CD-ROM и большинство бытовых проигрывателей не нуждаются в ее наличии.
Для записи данных используются отдельные "звуковые дорожки". Упомянутые стандарты относятся не к диску в целом, а только к формату отдельных дорожек, причем на одном диске могут сосуществовать дорожки различных форматов. Для их чтения необходим проигрыватель, поддерживающий либо все представленные на диске форматы, либо пропускающий неизвестные (многие проигрыватели и приводы CD-ROM не умеют пропускать дорожки неизвестных форматов). Адресация дорожек ведется в формате MSF (Minute:Second:Frame - минута:секунда:кадр), где под кадром понимается стандартный кадр CD-DA 2352 байта, 1/75 сек). В интерфейсах приводов используется также абсолютная адресация номерами кадров. Первая дорожка по стандарту начинается по адресу 0:2:0 MSF. Yellow Book определяет базовые форматы записи данных на диск: CD-ROM mode 1 и CD-ROM mode 2. В обоих форматах внутри каждого из кадров дорожки, объемом по 2352 байта, выделяется 12 байт синхронизации, 4 байта заголовка сектора и область размером 2336 байт для записи данных, которая называется сектором или блоком. Благодаря наличию байтов синхронизации и заголовка возможно точное нахождение нужного блока данных, которое в обычном звуковом диске требует слежения за каналом субкода Q.
В формате mode 1, используемом в большинстве CD-ROM, из области данных выделяется 288 байт для записи кодов EDC/ECC (Error Detection Code/Error Correction Code - коды обнаружения и исправления ошибок), благодаря которым диски с данными считываются гораздо надежнее, чем звуковые диски при том же качестве изготовления. Оставшиеся 2048 байт отводятся для хранения блока данных. В формате mode 2 корректирующие коды не используются, и все 2336 байт данных сектора отводятся для записи информации. Предполагается, что записываемая информация либо уже содержит корректирующие коды, либо нечувствительна к незначительным ошибкам, оставшимся после коррекции низкоуровневым кодом Рида-Соломона. Этот формат предназначен в основном для записи сжатых звуковых сигналов и изображений. Диск формата mode 1, на котором совмещены звуковые программы и данные, называется Mixed Mode Disk. При этом на первой дорожке записываются данные, а на всех последующих - звуковая информация. Некоторые бытовые проигрыватели, особенно прежних лет выпуска, не различают формат дорожек и при попадании на дорожку данных пытаются ее воспроизвести, что может привести к повреждению усилителей и акустических систем. Большинство современных проигрывателей либо игнорирует дорожки с данными, либо имитирует их "воспроизведение" без звука.
Формат mode 2 в чистом виде практически не применяется - на его основе разработаны форматы CD-ROM/XA (eXtended Architecture - расширенная архитектура) двух вариантов (Green Book). В первом варианте из блока данных объемом 2336 байт выделяется 8 байт подзаголовка, 4 байта EDC и 276 байт ECC, оставляя для данных 2048 байт, как и в формате "mode 1"; во втором варианте ECC не используется и для данных остается 2324 байт. На одной дорожке формата XA могут встречаться секторы как первого, так и второго вариантов. Достоинством такого подхода является возможность одновременного считывания в реальном времени данных и звуковой и/или видеоинформации, без лишних перемещений между дорожками.
Формат CD-I (CD-Interactive - интерактивный CD), описанный в Orange Book, предусматривает запись видеоизображения на дорожках формата XA и его воспроизведение при помощи специального проигрывателя CD-I на бытовом телевизоре параллельно с прослушиванием звуковой программы. Дорожки формата CD-I не включаются в оглавление диска (TOC), поэтому они не видны на аппаратуре, не поддерживающей этого формата.
Для совместимости со стандартными звуковыми проигрывателями был предложен формат CD-I Ready ("готовый к воспроизведению на проигрывателе CD-I"), в котором для записи изображения используется растянутая пауза перед первой звуковой дорожкой, игнорируемая большинством обычных проигрывателей.
Для совместимости с аппаратурой чтения дисков в формате XA был предложен формат CD-Bridge ("CD-мост"), представляющий собой включенные в общее оглавление диска дорожки формата CD-I, содержащие адресные метки обоих форматов - CD-I и XA. Orange Book определяет также технологию и формат записываемых дисков CD-R (CD-Recordable), которые могут записываться в несколько приемов (сессий), а также иметь отштампованную при изготовлении начальную сессию (так называемый Hybrid Disk - гибридный диск). Каждая сессия содержит свои зоны Lead In, Program и Lead Out. Третья часть (Part III) Orange Book описывает технологию и формат перезаписываемых дисков CD-RW (CD-ReWritable), позволяющих многократнзаписывать и стирать информацию на диске.
White Book описывает формат VideoCD, основанный на CD-Bridge и используемый для хранения движущихся изображений в кодировках AVI, MPEG и им подобных. Blue Book описывает формат CD-Xtra, состоящий из двух сеансов - звукового и сеанса данных. Организацию файловой системы на CD-ROM описывает стандарт ISO 9660. Уровень (level) 1 этого стандарта включает форматы файловых систем MS-DOS и HFS (Apple Macintosh). Файлы записываются непрерывно, в виде последовательностей смежных секторов, вложенность каталогов MS-DOS не может превышать 8, длина имени - 8+3 символа. В именах и расширениях файлов допускаются только заглавные буквы A..Z, цифры 0..9 и знак "_". Уровень 2 описывает файловую систему с длинными именами без ограничений на набор символов и уровнем вложенности до 32. Уровень 3 дополнительно разрешает прерывистую запись файлов - например, в случае пакетной записи в несколько этапов. Файловое оглавление сессии (VTOC - Volume Table Of Contents) записывается в начале дорожки обычными блоками данных, в отличие от TOC диска, записываемого в субканале Q зоны Lead In.
Расширение Rock Ridge описывает формат файловой системы UNIX. Microsoft (Windows 95/NT) использует систему Joliet с поддержкой имен до 256 символов. Система частично совместима с ISO 9660 подобно VFAT для магнитных дисков - в ISO длинные имена выглядят своими начальными символами с добавлением порядкового номера в случае коллизий.
Частным случаем CD-R является формат Kodak Photo CD, используемый для много сеансовой записи коллекций фотографий. Photo CD использует формат CD-Bridge, оформленный в файловую систему ISO 9660. Диски Photo CD могут воспроизводиться специальными проигрывателями на бытовой телевизор или считываться компьютерными приводами CD-ROM.
Формат CD-Text подразумевает кодирование текстовой информации в битах субкодов R..W. Это может быть информация о названии, авторах и содержании диска, а также любая другая текстовая информация.
Как устроен привод CD-ROM?
Типовой привод состоит из платы электроники, шпиндельного двигателя, системы оптической считывающей головки и системы загрузки диска. На плате электроники размещены все управляющие схемы привода, интерфейс с контроллером компьютера, разъемы интерфейса и выхода звукового сигнала. Большинство приводов использует одну плату электроники, однако в некоторых моделях отдельные схемы выносятся на вспомогательные небольшие платы.
Шпиндельный двигатель служит для приведения диска во вращение с постоянной линейной или угловой скоростью (CLV - Constant Linear Velocity, CAV - Constant Angular Velocity). Сохранение постоянной линейной скорости требует изменения угловой скорости диска в зависимости от положения оптической головки. При поиске фрагментов диск может вращаться с большей скоростью, нежели при считывании, поэтому от шпиндельного двигателя требуется хорошая динамическая характеристика; двигатель используется как для разгона, так и для торможения диска.
На оси шпиндельного двигателя закреплена подставка, к которой после загрузки прижимается диск. Поверхность подставки обычно покрыта резиной или мягким пластиком для устранения проскальзывания диска. Прижим диска к подставке осуществляется при помощи шайбы, расположенной с другой стороны диска; подставка и шайба содержат постоянные магниты, сила притяжения которых прижимает шайбу через диск к подставке.
Система оптической головки состоит из самой головки и системы ее перемещения. В головке размещены лазерный излучатель на основе инфракрасного лазерного светодиода с типовой длиной волны 780 нм и мощностью 0.2-0.5 мВт, система фокусировки, фотоприемник и предварительный усилитель. Система фокусировки представляет собой подвижную линзу, приводимую в движение электромагнитной системой voice coil (звуковая катушка), сделанной по аналогии с подвижной системой громкоговорителя. Изменение напряженности магнитного поля вызывают перемещение линзы и пере фокусировку лазерного луча. Благодаря малой инерционности такая система эффективно отслеживает вертикальные биения диска даже при значительных скоростях вращения.
Система перемещения головки имеет собственный приводной двигатель, приводящий в движение каретку с оптической головкой при помощи зубчатой либо червячной передачи. Для исключения люфта используется соединение с начальным напряжением: при червячной передаче – подпружиненные шарики, при зубчатой - подпружиненные в разные стороны пары шестерней.
Система загрузки диска выполняется в трех вариантах: с использованием специального футляра для диска (caddy), вставляемого в приемное отверстие привода, с использованием выдвижного лотка (tray), на который кладется сам диск, и путем прямой вставки диска в приемную щель привода. Во всех случаях система содержит двигатель для втягивания/выдвигания лотка, футляра или самого диска, а также механизм перемещения рамы, на которой закреплена вся механическая система вместе со шпиндельным двигателем и приводом оптической головки, в рабочее положение, когда диск ложится на подставку шпиндельного двигателя. В некоторых приводах рама неподвижно установлена на амортизаторах, а диск опускается при помощи подвижной подставки, находящейся на лотке. В ряде приводов (например, Samsung 2432, 3231) привод лотка осуществляется системой перемещения головки, где для этого предусмотрено переключение передаточного механизма.
При использовании обычного лотка привод невозможно установить в иное положение, кроме горизонтального. В приводах, допускающих монтаж в вертикальном положении, конструкция лотка предусматривает фиксаторы, удерживающие диск при выдвинутом лотке.
На передней панели привода обычно расположены кнопка Eject для загрузки/выгрузки диска, индикатор обращения к приводу и гнездо для подключения наушников с электронным или механическим регулятором громкости. В ряде моделей добавлена кнопка Play/Next для запуска проигрывания звуковых дисков и перехода между звуковыми дорожками; кнопка Eject при этом обычно используется для остановки проигрывания без выбрасывания диска. На некоторых моделях с механическим регулятором громкости, выполненным в виде ручки, проигрывание и переход осуществляются при нажатии на торец регулятора. Электронный регулятор громкости может поддерживать управление по интерфейсу. В Windows 95 для этого предусмотрен отдельный регулятор громкости выхода на наушники в свойствах привода (Control Panel -> Multimedia -> CD Music).
Большинство приводов также имеет на передней панели небольшое отверстие, предназначенное для аварийного извлечения диска в тех случаях, когда обычным способом это сделать невозможно - например, при выходе из строя привода лотка или всего CD-ROM, при пропадании питания и т.п. В отверстие нужно вставить шпильку или распрямленную скрепку и аккуратно нажать - при этом снимается блокировка лотка или дискового футляра, и его можно выдвинуть вручную.
Через какие интерфейсы работают CD-ROM?
SCSI, IDE - CD-ROM подключается непосредственно к магистрали SCSI или IDE (ATA) с заданием номера устройства для SCSI или Master/Slave – для IDE. IDE CD-ROM обычно работают в стандарте ATAPI (ATA Packet Interface - пакетный интерфейс ATA).
Что означает "n-скоростной" CD-ROM?
При стандартной скорости вращения скорость передачи данных составляет около 150 Кб/с. В двух- и более скоростных CD-ROM диск вращается с пропорционально большей скоростью, и пропорционально повышается скорость передачи (например, 1200 Кб/с для 8-скоростного).
Из-за того, что физические параметры диска (неоднородность массы, эксцентриситет и т.п.) стандартизированы для основной скорости вращения, на скоростях, больших 4-6, уже возникают значительные колебания диска, и надежность считывания, особенно для дисков нелегального производства, может ухудшаться. Некоторые CD-ROM при ошибках чтения могут снижать скорость вращения диска, однако большинство из них после этого не могут возвращаться к максимальной скорости вплоть до смены диска.
На скоростях свыше 5000-6000 об/мин надежное считывание становится практически невозможным, поэтому последние модели 12- и более скоростных CD-ROM при чтении данных работают в режиме CAV (постоянная угловая скорость), вращая диск с максимально возможной скоростью. В этом режиме скорость поступления данных с диска меняется в зависимости от положения головки, увеличиваясь от начала к концу диска. Указанная в паспорте скорость (например, 24x) достигается только на внешних участках диска, а на внутренних она падает примерно до 1200-1500 Кб/с.
Какова максимальная емкость компакт-диска?
Приблизительно 650 Мб (* 1024 * 1024 байт) - 74 минуты записи, поток данных - 153600 байт/c. Такая продолжительность записи определена стандартом, однако при более плотном расположении дорожек или самих питов на диске может быть получено большее время звучания или объем данных. Подобные диски с отклонениями от стандарта могут неустойчиво считываться некоторыми приводами, либо не считываться вовсе.
Принцип работы
Почему устройство называется дисководом Zip? Имя ("Zip" по-английски значит: “мгновенно перемещать”) полностью соответствует ключевым атрибутам продукта: скорость, мобильность, простота и безопасность.
Эти накопители могут хранить 100, а теперь и 250 Мбайт данных на картриджах, напоминающих дискету формата 3,5", обеспечивают время доступа, равное 29 мс и скорость передачи данных, составляющую 7 Мбайт/с при использовании интерфейса SCSI. При этом частота вращения диска составляет 2945 об/мин.
Если устройство подключается к системе через параллельный порт, то скорость передачи данных ограничена скоростью параллельного порта. Накопители Zip используют специальные 3,5-дюймовые диски, также производимые фирмой Iomega.
Фирма Iomega не случайно одной из первых представила накопитель со сменным магнитным носителем формата 3,5"; долгие годы она занималась разработкой и продажей накопителей типа Bernoulli с дисками емкостью 35, 65, 105 и 150 Мбайт. Диски типа Bernoulli считаются самыми прочными и надежными из всех сменных носителей. По сути, они представляют собой гибкие диски, уложенные в жесткий футляр.
Принцип работы дисков Bernoulli следующий. Диск в накопителе вращается, опираясь на воздушную подушку, причем, зазор между диском и головками составляет доли миллиметра. Создаваемый вращающимся диском воздушный поток отклоняется определенным образом с помощью, так называемой, пластины Бернулли. Она неподвижна и располагается таким образом, что диск подталкивается воздушным потоком вплотную к головке, но не касается ее. Диск вращается очень быстро, и прикосновение головок к поверхностям диска при таких скоростях привело бы к быстрому износу поверхности диска.
Популярный накопитель Zip как раз и является одним из вариантов накопителей Bernoulli фирмы Iomega, разработанным под стандарт 3,5" диска. Однако в нем используются и технологии, применяемые при производстве жестких дисков.
Сами по себе устройства, основанные на принципе Бернулли, и жесткие диски – устройства достаточно надежные. Но существует предположение, что именно совмещение этих двух технологий в одном устройстве и привело к снижению его надежности.
Zip: конструкция, эксплуатация, диагностика
Технология съемного картриджа
К сожалению, несмотря на многократные попытки различных производителей выпустить на рынок надежное устройство со съемными носителями, никому из них пока не удалось обмануть законы природы. Причина довольно прозаична – изначально само понятие “сменный носитель” не очень-то “дружит” со словом “надежность”.
Если провести аналогию между HDD и Zip-дисководом, то сменный картридж Zip – это винчестер с открытой камерой.
Технология сборки камер HDD предусматривает их производство только в чистых помещениях, соответствующих требованиям класса 100. Это означает, что в одном кубическом футе воздуха может присутствовать не более 100 пылинок размером от 0,5 мкм (т.к. головки парят над поверхностью на высоте 0,08...0,5 мкм).
Кроме того, рабочая камера HDD герметизируется и перекачка воздуха извне в нее либо вообще не происходит, либо осуществляется сквозь специальный барометрический фильтр, способный задерживать частицы размером более 0,3 мкм. Внутри самой рабочей камеры HDD также находятся дополнительные воздушные фильтры рециркуляции, предназначенные для очистки внутренней “атмосферы” герметичной камеры от небольших частиц рабочего слоя носителя, которые, несмотря на все предпринимаемые предосторожности, все же осыпаются с дисков при посадках головок.
Благодаря всем этим предосторожностям производителя, HDD могут работать даже в условиях сильного загрязнения окружающего воздуха.
Что же картридж Zip? Он открыт не только для микроскопических, но и для крупных частиц, табачного дыма, пыли, прокачиваемой через компьютер, “любительских” пальцев и даже для тараканов (при открытой шторке).
Одной из основных причин, приводящих к выходу головок и поверхностей из строя, является неэффективная работа фильтров очистки воздуха в рабочей камере Zip Iomega.
Простейший фильтр, установленный в картридже Zip, справиться с большим количеством пыли не может, т.к. он только частично выполняет свои функции.
Конструкция блока головок в Zip Iomega довольно проста. Каждая головка установлена на конце рычага на пружине, слегка прижимающего ее к диску. Мало кто догадывается о том, что без движения диск как бы зажат между парой головок (снизу и сверху).
В отличие от HDD, головки Zip не находятся все время в рабочей камере, они вводятся во время работы в картридж и выводятся после окончания работы с Zip Iomega. На наш взгляд, это очень существенное отличие, по сравнению с HDD, являющееся фактором снижения надежности устройства. Головки HDD находятся в постоянном воздушном потоке, а головкам Zip приходится резко входить в турбулентную зону, причем они входят в рабочую зону “прыжком с трамплина”.
“Трамплин” нужен для того, чтобы разжать головки в начале их старта с созданием зазора между головками больше, чем толщина диска. “Трамплин” создается специальным приспособлением, установленным на каретке магнитных головок, и состоит из пары двухскатных пластмассовых рамп и металлических экстракторов, укрепленных на каждой из головок (см. рис. 2). При старте головок с места их парковки экстракторы наезжают на наклонные поверхности (“трамплины”), разжимаются и, “плавно” съезжая (по задумкам конструкторов) по уклону за “трамплином”, вместе с головками опускаются на диск, где их подхватывает и удерживает на некотором расстоянии от поверхности диска воздушный поток. Не удивительно, что в подобном механизме такая неисправность, как обрыв экстракторов встречается довольно часто.
При выключении питания, или же по команде исполнительного устройства головки выводятся из рабочей камеры. При выключении питания – они резко выдергиваются из рабочей зоны с помощью достаточно мощной возвратной пружины (так как блок головок достаточно массивен). При этом они втягиваются на место парковки через другую сторону двухскатных рамп (“трамплин” наоборот) и опускаются на специальный коврик из ячеистого материала. Считается, что коврик чистит головки и снимает с них статическое напряжение. Вероятно, экстракторы могут отрываться и во время приземления. На наш взгляд, уже сама по себе посадка на чистящий коврик для головок достаточно болезненна, так как для нормальной очистки им необходимо с силой опуститься и проехать по нему как по “наждачной бумаге”. При таком приземлении существует и вероятность отрыва головок.
Конструктивные особенности привода головок Zip-дисковода
В отличие от HDD, в Zip-дисководе применяется линейный привод с подвижной катушкой. Механизмы привода головок с подвижной катушкой бывают двух типов: линейные и поворотные. Эти типы отличаются только физическим расположением магнитов и катушек.
Привод с подвижной катушкой представляет собой электромагнит. Его конструкция напоминает конструкцию обычного громкоговорителя. При протекании тока определенной полярности катушка вдвигается или выдвигается из зазора постоянного магнита. В Zip подвижная катушка жестко соединена с блоком головок и размещается в поле линейного постоянного магнита. Катушка и магнит никак не связаны между собой: перемещение катушки осуществляется только под воздействием электромагнитных сил.
Линейный привод, применяемый в Zip-дисководе, перемещает головки по прямой линии, строго вдоль линии радиуса диска. Его преимущество состоит в том, что при его использовании не возникает азимутальных погрешностей, характерных для поворотного привода, но есть существенный недостаток: блок головок в подобном механизме должен быть достаточно массивным, а для управления им, нужен, соответственно, и достаточно массивный и, главное, мощный, двигатель.
Лекция по техническим средствам информатизации №14.
