Avdeev

290

ПоследовательностьсогласованияхостаиПУизображенанарис.10.24.

ХОСТ

1Уст D7 –D0

2Уст SELECTIN и AUTOFEED#

Уст ACK#, PE, SELECT и сбр ERROR# 3

4Уст STROBE#

5Сбр STROBE# и AUTOFEED#

Сбр PE, уст ERROR# и SELECT

Сбр ACK#

291

Рис. 10.24. Последовательность согласования хоста и ПУ

Последовательность согласования состоит из следующих действий:

1.Хост устанавливает байт расширения на линии D7 – D0.

2.Затем хост формирует активные уровни сигналов SELECTIN (высокий) и AUTOFEED# (низкий), задающие начало последовательности согласования.

3.ПУ отвечает сигналами: АСК# (низкий), РЕ (высокий) и ERROR# (высокий), если оно способно продолжить согласование режима интерфейса.

4.Хост устанавливает активный уровень сигала STROBE# (низкий), записывающий байт расширения в ПУ.

5.После этого хост сбрасывает сигналы STROBE# и AUTOFEED# в пассивный высокий уровень.

6.Если ПУ имеет дуплексный канал, то оно формирует сигнал РЕ высокого уровня и сигнал ERROR# низкогоуровня, и если запрошенныйрежим подтверждается ПУ, то им устанавливается сигнал SELECT высокого уровня и в противном случае – низкого.

7.Завершение последовательности согласования определяется сбросом ПУ

сигнала ACK# (переводом его в высокий уровень).

Для подключения к ПК большинства современных принтеров, сканеров, ZipнакопителейиспользуетсястандартIEEE1284.ТипрежимаППТ:EPP,ECP илиCentronics задается BIOS ПК. С помощью опции AT (Centronics), PS/2 и ECP осуществ-

ляются соответствующие изменения в CMOS Setup.

дисков

В настоящее время выпускаются разнообразные типы гибких дисков. Наибольшее распространение получили диски с диаметром носителя 5,25 дюйма (133 мм) и 3,5 дюйма (89 мм). Общий вид 5,25-дюймового гибкого диска изображен на рис. 11.1.

Рис. 11.1. Общий вид 5,25-дюймового гибкого диска (вид сверху): 1 - гибкий диск; 2 – чехол; 3 – окно для магнитной головки; 4 – шпиндельное отверстие; 5

– индексное отверстие; 6 – вырезы снятия напряжения; 7 – вырез запрета записи.

Гибкий диск имеет пластиковую основу из майлара (лавсановую пленку), на которую с обеих сторон нанесен магнитный слой из оксида железа (ферролакового покрытия). Для защиты гибкого диска от механических повреждений он помещается обычно в черный чехол, на внутренней стороне которого содержится фетровый очиститель от пыли, который, кроме того, способствует лучшему скольжению диска внутри чехла. На конверте с обеих сторон поверхности имеются овальные окна, через которые магнитные головки касаются диска при записи или чтении данных. Дляустановки и фиксации диска на валу двигателя используется шпиндель-

290

ное отверстие. Рядом со шпиндельным отверстием диска находится индексное отверстие, предназначенное для обнаружения начала дорожки с помощью датчика. Два симметричных выреза кромки чехла используются для устранения деформации чехла. Для защиты диска от несанкционированной записи употребляется вырез на одной из сторон конверта. Если этот вырез закрыт специальной светонепроницаемой полоской, то запись на этот диск запрещена. В дисководе гибкого диска запрет записи обнаруживается с помощью соответствующего датчика. Емкость 5,25-дюймового диска равна 360 Кбайт (диск PC XT) или 1,2 Мбайт (диск PC AT).

Наиболее употребительными в настоящее время пока являются 3,5- дюймовые диски, внешний вид которых показан на рис. 11.2.

7

9 3 2

Рис. 11.2. Внешний вид 3,5-дюймового диска (вид снизу): 1 – корпус; 2 – заслонка; 3 – отверстие записи-чтения; 4 – пластиковая шторка; 5 – отверстие диска высокой плотности; 6 – отверстие диска сверхвысокой плотности; 7 – ключ; 8 – ме-

таллический зажим; 9 – направляющая прорезь

Такие диски помещаются в жесткий защитный корпус из ударно-проч- ного полистирола. Магнитные головки получают доступ к поверхности диска с помощью подвижной металлической заслонки, размещенной на обеих поверхностях корпуса. При установке диска в дисковод, заслонка по направляющей прорези автоматически смещается, открывая прямоугольное отверстие в корпусе для контакта магнитных головок с поверхностями диска. Блокировка записи выполняется перемещением пластиковой шторки таким образом, чтобы было открыто небольшое отверстие. Для дискет с высокой плотностью записи имеется дополнительное прямо-

291

угольное отверстие. Срезанный угол корпуса представляет собой ключ, исключающий неправильную установку диска в дисководе, а шпиндельное отверстие закрыто специальным зажимом.

Несмотря на то, что диски 3,5 дюйма небольшого размера, емкость у них значительно больше, чем емкость дисков 5,25 дюймов (такие диски рассчитаны на хранение 1,44 Мбайт или 2,88 Мбайт данных). У старых 3,5-дюймовыхдисков без дополнительного прямоугольного отверстия в углу конверта и без обозначения HD (высокая плотность) емкость небольшая и равна 720 Кбайт. В табл. 11.1 приведены типы дисков с учетом продольной плотности записи данных.

Примечание: DD – двойная плотность; QD – двойная плотность с удвоенным числом дорожек; HD – высокая плотность; ED – сверхвысокая плотность.

11.2. Организация данных на диске

На поверхности диска размещены дорожки, представляющие собой концентрические окружности, на которые последовательным кодом записывается информация.Дорожкиразбитынасектора.Последовательностьнумерациисекторов

(а – BIOS, б – DOS) показана на рис. 11.3.

292

Рис. 11.3. Последовательность нумерации секторов: а – BIOS, б – DOS Поверхности и дорожки нумеруются (стороны 0 и 1 и номер дорожки на пер-

вой стороне совпадает с номером аналогичной дорожки на второй стороне). Самая внешняядорожкаимеетномер0.Записьичтениеинформациидорожеквыполняется полными секторами. Сектор имеет переменную длину (128-1024 байт) и его размер может быть запрограммирован. DOS поддерживает для всех дисков стандартный размер сектора, равный 512 байт. В DOS выполняется последовательная нумерация всех секторов на обеих сторонах от нулевого сектора до последнего. BIOS использует трехмерный доступ к сектору: сторона 1, дорожка 7, сектор 5, а DOS – одномерный доступ – сектор 143. Емкость диска V=M*M*S*L, где N- число сторон, M – число дорожек на одной стороне, S – число секторов на одной дорожке и L – размер сектора. Диски 5,25 дюйма используют 40 дорожек, 9 секторов и имеют емкость 360 Кбайт или – 80 дорожек, 15 (17) секторов и емкость 720 Кбайт (1,2 Мбайт). Обычно 3,5-дюймовыедиски содержат:80дорожек,18или36секторовиимеютемкость1,44 Мбайт или 2,88 Мбайт.

Накопители на гибких дисках относятся к внешним запоминающим устройствам быстрого доступа. Для поиска нужного сектора соответствующей дорожки на

293

поверхности диска необходимо выполнить перемещение магнитной головки на заданную дорожку, затем опустить ее на эту дорожку, найти на ней сектор

при вращении гибкого диска. Гибкие диски вращаются со скоростью от 300 до 360 об/мин.

11.3. Магнитная запись данных

Гибкий диск содержит пластик, на обе стороны которого нанесены тонкие магнитные слои. Различают следующие способы записи: продольный, поперечный и вертикальный. Эти способы получили свое название из-за направления вектора намагниченности (ориентации магнитных доменов). Практическое применение имеет продольный (вдоль дорожки) и вертикальный способы записи. Наибольшую плотность обеспечивает вертикальный способ записи (в толщине магнитного слоя), но он требует сложного оборудования. Принцип магнитной записи данных поясняется на рис. 11.4.

294

Рис. 11.4. Магнитная запись данных: а - схема записи; б - ток записи; в - вектор намагниченности; г - условное представление вектора намагничен-

ности различных участков дорожки

Данные записываются на дорожку путем подачи тока записи (Iзп) по обмотке магнитной головки. Изменение направления сигнала (тока) вызывает в головке изменение направления вектора намагниченности М, который воздействует на ориентацию магнитных доменов дорожки. Минимальную площадь поверхности диска, сохраняющую изменение магнитного потока, называют магнитным доменом.

Существуют различные методы записи данных на магнитный носитель, но наибольшее распространение получил метод записи NRZ (без возвращения к 0), заключающийся в том, что изменение направления тока в головке соответствует логической 1, а его отсутствие – логическому 0. На рис. 11.5 изображена диаграмма записи данных методом NRZ и их чтение.

При записи в обмотку магнитной головки подается постоянный по амплитуде ток Iзп разного направления. Если бит данных равен 0, то не происходит изменение токаIзп,апереключениееговозникаетпризаписиединичногобитаданных.Вовремя считывания (сч) в магнитной головке наводятся разнополярные сигналы есч,

1 0 0 1 0 1 1 0 0 1 1 1 0

Данные

Iзп

eсч

t

Uсч

Рис. 11.5. Диаграмма записи данных методом NRZ и их чтения

295

которые принимаются усилителем-формирователем, преобразую-

щим их в униполярные сигналы Uсч, которые соответствуют единичным значениям битов данных.

11.4.Методы кодирования

Кодной из основных проблем относится проблема определения положения битового интервала на дорожке при чтении данных с учетом неравномерного вращения диска и различной плотности записи (на внутренних дорожках информация записывается более плотно, чем на внешних). Положение усложняется, когда на дорожке магнитные домены ориентированы в одном направлении (при записи одних нулей) и отсутствует всякое изменение магнитного потока в головке. Решение этой проблемысостоитвтом,чтонеобходимо"привязать"(засинхронизировать)сигналы «Окно данных» (DW), определяющие битовые интервалы, с сигналами, расположенными на дорожках (битами синхронизации), т.е. ввести плавающий строб данных. Исходным методом кодирования является метод частотной модуляции (FM) с одинарной плотностью записи. При кодировании методом FM (см. рис. 11.6) биты данных (БД) помещаются между битами синхронизации (БС).

Рис. 11.6. Метод кодирования FM

Из см. рис. 11.6 видно, что при выводе данных на линию WRDATA НГМД происходит смешивание БС и БД. Затем при чтении данных с дорожки происходит передача их по линии RDDATA и выделение БД в сепараторе контроллера с помощью сигналов «Окно данных» (DW).

296

Достоинством метода FM является его простая схемная реализа- ция,анедостатком-низкаяплотностьзаписи.ДальнейшееразвитиеметодаFMбыло связано с уменьшением числа БС, записываемых на дорожку. Этот метод получил название модифицированной частотной модуляции (MFM) и заключается в следующем. Если БД=1, то стоящий перед ним БС не записывается, и если БД=0, но предыдущий БД=1, то БС также не записывается (рис. 11.7).

Перед за-

На выходе сепа-

Рис. 11.7. Метод кодирования MFM

Метод MFM является методом с удвоенной плотностью записи за счет исключения части БС и увеличения тактовой частоты записи. В качестве недостатка метода MFM следует отметить усложнение сепаратора данных и схемы фазовой автоподстройки частоты (ФАЧ) контроллера, формирующей сигналы DW. ФАЧ отслеживает фазовое изменение частоты синхросигналов, вызванное неравномерностью вращения диска в соответствии с БС и БД, читаемых с дорожки.

В последнее время широко применяется метод кодирования RLL (с ограниченнымчисломповторов),получившийраспространениев жесткихдисках,который переводит байт данных в 16-разрядные специальные кодовые последовательности с ограниченным числом 0. Так, метод кодирования RLL (2.7) использует в кодовой последовательности число нулей не больше семи и не меньше двух. Метод RLL не использует БС и является самосинхронизирующимся методом. Благодаря использованию заданных кодовых последовательностей и сложных электронных схем битовый интервал становится предсказуемым при чтении данных с дорожки.

11.5. Формат дорожки