Выходные от дисковода:
Index – сигнализирует о начале дорожки.
Track 0 – сообщает контроллеру, что головка находится на начальной, нулевой дорожке.
Write Protect – активный уровень сигнала (WP=L) предупреждает контроллер, что запись на дискету запрещена (заклеено окно защиты записи на дискете 5,25", или поднята задвижка защиты записи на 3,5" дискете). При этом запись невозможна и контроллер, при попытке записи, сообщает программе о защите дискеты от записи.
Read Data – выход считанной с дискеты смеси информационных и синхронизирующих сигналов.
Discette Change – используется только в РС/АТ, для сигнализации о проведенной смене дискеты. В РС/АТ копия таблицы FAT дискеты хранится в буфере ОЗУ и используется для поиска нужных секторов. При смене дискеты старая таблица становится недействительной и должна быть считана с дискеты заново.
Формат дорожки НГМД имееет следующую структуру:
| AMS |CRC ams| ПОЛЕ ДАННЫХ | CRC поля Dn | ECC поля данных |
здесь
AMS – адресный маркер сектора в формате: № цил. - № головки - № сектора на дорожке,
CRC ams – циклическая контрольная сумма адресного маркера,
ПОЛЕ ДАННЫХ – содержание информации в секторе,
CRC поля Dn – циклическая контрольная сумма поля данных,
ECC – код исправления ошибок в поле данных.
Контроллер i8272 (отечественный аналог – КР1810ВГ72А) предназначен для чтения, записи, форматирования гибких дисков с одинарной (FM), удвоенной (MFM) и высокой плотностью в формате "IBM SYSTEM 34".
Функционирование контроллера НГМД.
Работа контроллера НГМД, на примере чтения сектора.
Процедура чтения сектора состоит из шести шагов:
1) включение шпиндельного двигателя накопителя, соответствующего запрошенному адресу;
2) выполнение команды поиска сектора и ожидание прерывания от контроллера, указывающего, что сектор найден и информация считана в буфер сектора без ошибок;
3) инициализация контроллера DМА, для пересылки данных из буфера сектора контроллера в оперативную память;
4) посылка команды ЧТЕНИЕ буфера сектора и ожидание прерывания от контроллера, указывающего, что пересылка данных в память завершена;
5) получение информации о состоянии (статусе) контроллера;
6) выключение шпиндельного двигателя.
Подробнее:
1) Посылка от CPU байта с адресом дисковода. Например, 1Сh – включить дисковод А:. Бит 2 = 1 в этой команде указывает, что головки должны остаться на текущей дорожке, если же бит 2 = 0, то требуется выполнить рекалибровку дисковода, т.е. предварительно установить головки на нулевую дорожку.
2) Команда ПОИСК передает байт, в котором указан номер искомой дорожки. После окончания поиска дорожки контроллер инициирует прерывание типа IRQ6 (для АТ), по которому BIOS устанавливает бит 7 статуса поиска = 1 (сектор найден).
3) Инициализация DMA (8237), состоящая из пяти шагов:
- посылка кода чтения 46h, или кода записи 4Ah в порты 0В и 0С DMA;
- вычисление 20-битового адреса памяти буфера в DRAM, куда будут посылаться данные из буфера сектора;
- засылка вычисленного адреса в регистры адреса 04h и страницы 81h канала 2 DMA;
- декремент регистра-счетчика байтов канала 2 (порт 05h) DMA;
- разрешение работы канала 2 DMA (передача байта 02h в порт 0Аh).
Инициализация контроллера DMA переводит его в ожидание данных от накопителя, а драйвер обмена данными с контроллером дисковода (BIOS) должен начать посылку командного файла в контроллер НГМД для пересылки данных.
4) Посылка в контроллер дисковода командного файла ЧТЕНИЕ или ЗАПИСЬ, соответственно. После этого через DMA передаются данные из НГМД в ОЗУ, или наоборот.
5) В фазе контроля, контроллером вырабатывается прерывание и происходит его обработка драйвером BIOS, которая считывает и анализирует байты состояния контроллера по команде ЧТЕНИЕ СОСТОЯНИЯ. Если используются процедуры DOS или BIOS, то байты состояния помещаются в область данных BIOS, начиная с адреса 0040:0042, а байт статуса дискеты сохраняется в адресе 0040:0041.
6) Выключение шпиндельного двигателя происходит через 5 секунд после завершения обмена. Выдержка в 5 секунд нужна, чтобы не проводить заново процедуру включения двигателя, если за это время потребуется новое обращение к НГМД.
Контрольные вопросы.
1. Какие частоты синхронизации используются в FDD?
2. Какую емкость сектора FDD поддерживает MS DOS?
3. Можно ли использовать для чтения/записи на дисководе высокой плотности дискету, отформатированную и записанную на дисководе с удвоенной плотностью записи?
4. Каков порядок поиска нужного сектора на дискете?
5. Какие аппаратно-программные и аппаратные средства РС используются для пересылки считанных с дискеты данных в ОЗУ?
6. Что такое рекалибровка дисковода?
7. Как осуществляется контроль считанной с дискеты информации?
8. Находятся ли в контакте с поверхностью дискеты головки НГМД при чтении/записи?
1.5.2.2) Накопители на жестких магнитных дисках
Накопитель на жестком магнитном диске (НЖМД, HDD,) содержит:
- пакет дисков,
- блок головок чтения/записи,
- привод головок (позиционер),
- плату электроники и интерфейса.
Диски и головки.
Особенность конструкции HDD в том, что диски, головки и позиционер помещены в герметичный бокс, называемый HDA (Head Disk Assembly – сборка жесткого диска) и встроенная в него система циркуляции воздуха содержит наружный и внутренний фильтры, защищающие диски и головки от пыли. Во время работы, НЖМД очень чувствительны к тряске и ударам: микро-аварии головок (кратковременные падения головок на поверхность диска) приводят к неустранимому повреждению магнитного покрытия пластин дисков. По этим причинам разборка HDD, без повреждений накопителя, в неспециализированных условиях практически невозможна.
Воздушная подушка, возникающая при вращении дисков, благодаря аэродинамической форме держателей головок, держит головки над поверхностью дисков на высоте 2-5 мкм, т. е. головки не находятся в контакте с диском, что, вместе с защитой от пыли, позволяет использовать плотность записи в 20 – 30 раз большую, чем на дискетах.
Головки НЖМД по технологии их изготовления могут быть композитными, ферритовыми или тонкопленочными. Первые – тяжелее, обеспечивают зазор между головками и поверхностями дисков в 10-20 микродюймов, сравнительно дешевы, позволяют достичь плотности записи в 1500 TPI. Тонкопленочные – используют специальный полупроводниковый кристалл; они легче, допускают зазор до 6 микродюймов и позволяют достичь плотности записи до 2000 TPI и больше.
Позиционер.
Позиционеры в НЖМД ранее использовались двух типов: с шаговым двигателем (ШД) и с соленоидным приводом (СП), последний называется также позиционером с подвижной катушкой.
Сравнительные характеристики дисководов с шаговым и соленоидным приводами приведены в таблице 1.7.
Таблица 1.7. Сравнительные характеристики дисководов с шаговым и соленоидным приводами.
ПАРАМЕТР ШД СП
скорость позиционирования малая высокая чувствительность к темпе- ратурным изменениям высокая нет чувствительность к ориен- тации дисковода высокая нет автопарковка головок нет есть обслуживание периодическое нет надежность малая хорошая сложность малая высокая стоимость низкая высокая.
Система с шаговым двигателем – система "открытого управления": сколько выдано сигналов ШАГ, столько и выполнено перемещений головок по цилиндрам. Считается, что головки автоматически точно устанавливаются на дорожки, но, при изменениях температуры, диски сжимаются или расширяются, поэтому позиционирование получается не вполне точным, следовательно, чтение – не вполне устойчивым, особенно при включении холодной системы. В настоящее время жесткие диски с шаговым двигателем не выпускаются и их можно встретить только в очень старых компьютерах типа IBM-286.
Соленоидный привод, вследствие существенных преимуществ перед приводом с ШД, что хорошо видно из приведенной выше таблицы 1.7, начал применяется в накопителях, емкостью более 100 Мбайт и используется во всех современных жестких дисках.
Накопитель с СП имеет специальный сервопривод, следящий за тем, чтобы головка устанавливалась точно на цилиндр. Для этого одна из поверхностей пакета дисков (служебная) содержит специальную информацию, записанную уже на заводе-изготовителе, и не участвует в запоминании данных, не форматируется и не может быть восстановлена после повреждений. Эта поверхность называется DSS (Dedicaded-Servo-Surface) и содержит также индексные метки, соответствующие цилиндрам и секторам диска.
В некоторых типах дисков, сервоинформация пишется в процессе форматирования просто между дорожками. Дисководы с выделенной поверхностью – более быстродействующие и позволяют большие плотности TPI, а с сервоинформацией, встроенной между информационными дорожками имеют большую надежность хранения информации в условиях колебаний температуры, когда взаимные размеры служебного и рабочих дисков могут изменяться.
Соленоидная система привода – это система "с замкнутой петлей управления". Сервосистема, имея 100% отрицательную обратную связь, постоянно следит за положением головок относительно дорожек и корректирует его в процессе работы.
Парковка головок дисководов с соленоидным приводом – пружинная, а дисководов с ШД электрическая, что, в последнем случае, требует автономных источников тока (накопительных емкостей) питания привода для парковки головок при нештатных отключениях питания.
Плата электроники.
Плата электроники, называемая иногда интерфейсной платой, содержит:
1) схемы управления шпиндельным двигателем,
2) схемы управления позиционером,
3) тракт чтения информации с диска,
4) тракт записи информации на диск,
5) элементы конфигурирования дисковода,
6) формирователи сигналов от датчиков ИНДЕКС, TRACK-0,
7) схемы сопряжения электроники диска с интерфейсом дисковой системы по уровням, логике и т.д.,
8) разъемы для подключения компонент накопителя, интерфейса связи с адаптером дисков и питания.
Для выработки сигналов INDEX и TRACK-0, в HDD нет оптических датчиков, как в FDD, а используются специальные индексные дорожки. После включения питания и разгона шпиндельного двигателя ищется служебная дорожка "–1", устанавливается внутренний счетчик цилиндров, головки перемещаются на цилиндр 0 и сигнал TRACK-0 передается через интерфейс контроллеру. Индексная "дорожка –1" содержит специальную метку для опознания дорожки именно как "–1".
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49, 50, 51
