Avdeev

297

Формат дорожки содержит много служебной информации (приблизительно 38%), необходимой для поиска, размещения, временного согласования и контроля.

На рис. 11.8 представлен формат D8 дорожки диска.

идентифи-

Рис. 11.8. Формат дорожки

Формат содержит зазор дорожки (ЗД), биты синхронизации (БС), адресную метку индекса (АМИ), зазор индекса (ЗИ) и секторы, разделенные зазорами блоков данных (ЗБД). Каждый сектор включает: БС, адресную метку идентификатора (АМИД), номера дорожки, магнитной головки (стороны) и сектора, длину сектора, контрольно-циклические коды (КЦК), зазор идентификатора (ЗИД), адресную метку данных (АМД) и данные (512 байтов). КЦК формируется путем использования всех данных после адресных меток (АМИД или АМД). АМИД определяет идентификатор, содержащий параметры (атрибуты), необходимые для поиска сектора. Назначение БС указывались ранее. При смешивании битов синхронизации и байтов данных, равных 00, на дорожку в поле БС происходит запись синхросигналов. АМД указывает на начало поля данных. Адресные метки содержат уникальный код и их еще называют маркерами. Адресная метка индекса (АМИ) при наличии сигнала от индексного отверстия свидетельствует о начале дорожки. Зазоры (промежутки) необходимы для того, чтобы контроллер НГМД успевал обработать полученную информацию. Зазор ЗД содержит несколько сотен байтов, отделяет последний сектор от

298

начала дорожки и его размер является “плавающим” и зависит от дисковода (скорости форматирования).

Вформате дорожки используется 3 типа адресных меток (маркеров): АМИ, АМИД, АМД при наличии данных (АМД без данных). Адресные метки должны иметь код, не совпадающий с кодом данных. Для реализации этой цели при получении адресных меток в качестве битов синхронизации используют неполный их ряд (код D7 и C7), а при получении данных - полный ряд БС (все). Рассмотрим формирование адресных меток для метода MFM. АМИ получается путем смешивания БС (кода D7) и БД (кода С2) с учетом метода MFM. В результате образуется код C2*, занимающий в АМИ три первых байта. Четвертый байт FC получается путем смешивания БД (FC) с полным рядом БС по методу MFM. Аналогичным образом кодируются АМИД и АМД, только в качестве БС применяется код С7, а в качестве БД - код А1. Первые три байта в этих адресных метках содержат код А1*, а четвертый байт - FE (АМИД), FB (АМД) или F8 (адресная метка без данных).

Втабл. 11.2 представлены битовые комбинации адресных меток при использовании метода MFM.

катора

11.6. Накопитель ГМД

НГМД относятся к устройствам быстрого доступа, который состоит из радиального позиционирования магнитной головки (МГ) на нужную дорожку, вращения

299

диска со скоростью 300-360 об/мин и загрузки (отпускания) МГ на диск. На рис. 11.9 представлена упрощенная схема НГМД.

Рис. 11.9. Упрощенная схема НГМД

С помощью двигателя (Дв) диск выполняет вращение с постоянной скоростью. Перемещение МГ в радиальном направлении осуществляется шаговым двигателем (ШД), преобразующим повороты вала в продольное движение МГ. Загрузка МГ на диск выполняется специальным соленоидом (СЛД). В НГМД находятся 3 датчика: датчик (Д1) запрета записи (WRPROTECTED), датчик (Д2) дорожки 0 (TRACK0) и датчик (Д3) сигнала индексного отверстия (INDEX). Координацию действий узлов НГМД осуществляет блок управления (БУ), получающий соответствующиесигналыотКНГМД:направление(DIR),шаг(STEP),перемещениеМГнаодну дорожку и т.д. В режиме записи последовательные данные поступают по линии WRDATA на схему записи (СЗ), а в режиме чтения последовательные данные с помощью схемы чтения (СЧ) выдаются на линию RDDATA. Управление подключением СЧ или СЗ выполняет коммутатор (К) по сигналам БУ.

11.7. Контроллер НГМД

Контроллер НГМД (КНГМД) является сложным устройством, для реализации которого была разработана БИС i8272. КНГМД предназначен для выполнения многосекторных, многодорожечных и многоканальных передач данных между

300

НГМД и ОП. КНГМД выполняет преобразование параллельного кода в последовательный при передаче данных в НГМД и обратное преобразование последовательного кода в параллельный при чтении данных из НГМД. Кроме того, КНГМД обеспечивает выполнение следующих команд: запись и чтение данных, поиск, форматирование и т.д., управляющих работой НГМД.

Через КНГМД осуществляется передача данных между НГМД и ОП под управлением КПДП или между НГМД и быстродействующим П (рис. 11.10).

К К

Рис. 11.10. Схема связи КНГМД с НГМД и ОП под управлением КПДП (П)

Структурная схема КНГМД изображена на рис. 11.11.

D

RD

WR

WE

VC

WR

D

301

Рис. 11.11. Структурная схема КНГМД КНГМД содержит 3 основных блока: буфер шины данных (БШД) и логику

интерфейса (ЛИ), блок управления накопителем (БУН) и блок управления контроллером (БУК). В состав БУК входят 2 порта: регистр входных/выходных данных (RI/O) и регистр основного состояния (RS). Если младший разряд адреса А0=1, то выполняется доступ к RI/O, а если А0=0, то - выбор RS. Регистр RI/O доступен по записи и чтению со стороны П и его адрес - 3F5h, а регистр RS доступен только по чтению и имеет адрес , равный 3F4h. Передача данных в НГМД осуществляется по следующей схеме: DB0-DB7->БШД->ВШД->RI/O->R0->WRDATA, где ВШД -

внутренняя шина данных, R0выходной регистр сдвига и WRDATA - линия выходных данных. Регистр R0 выполняет преобразование параллельного кода в последовательный с дальнейшей выдачей его по линии WRDATA в НГМД. Обратная передача данных из НГМД по линии RDDATA осуществляется с помощью входного ре-

гистра сдвига RI по схеме RDDATA->RI->RI/O->ВШД->БШД->DB0-DB7. Кроме того, регистр RI/O используется для вывода из П байтов команды (параметров) в блок регистров (БР) таких, как байт команды, байт модификатор, байты с номерами дорожки, поверхности, сектора и т.д. После окончания передачи данных через RI/O выполняется передача байтов состояния КНГМД и НГМД из регистров состояния ST0-ST2. Регистр ST3 хранит состояние НГМД и может быть прочитан по команде “Считать состояние накопителя” с помощью регистра RI/O и регистра RS. В регистре RS бит D7=1 указывает на готовность RI/O к приему или передаче данных (для вывода RI/O пуст, а для ввода RI/O полон). Бит D6 RS определяет направление передачи данных: 1- в П, а 0 - из П. Остальные биты RS отмечают состояние КНГМД при выполнении операций поиска, чтения-записи и прерывания. В состав БУК входят также дешифратор адресных меток (ДшАМ), считываемых с дорожки, и сепаратор данных (СД), осуществляющий выделение битов данных по сигналам «Окно данных» DW, формируемых внешней схемой ФАЧ.

БУК вырабатывает синхросигналы VCO, необходимые для работы ФАЧ, и устанавливает сигнал «Разрешение записи» WE, поступающий в НЖМД. Для координации работы БУК вводятся синхросигналы записи WRCLK. В связи с тем, что на

303

КНГМД реализует 15 команд. Формат команды «Чтение

данных» (INT13) состоит из 9 байтов, выводимых процессором в фазе приказа. Первый байт формата содержит код операции, второй - номер МГ и накопителя, третий - номер цилиндра (С), четвертый - номер головки (Н), пятый - номер сектора (R), шестой - длина сектора (N), седьмой - номер последнего сектора на дорожке (EOT), восьмой - размер зазора между секторами (CPL), девятый - число записываемых (считываемых) байтов (DTL). Девятый байт учитывается, если N=0.

При выполнении команды «Чтение данных», номер сектора, находящийся в соответствующем регистре БР, сравнивается с номером сектора, читаемого с дорожки. При совпадении этих номеров осуществляется считывание заданного сектора. Затем номер сектора, хранящийся в регистре БР, увеличивается на 1 и выполняется считывание следующего сектора при многосекторной операции. Если дважды поступал сигнал от датчика индексного отверстия, то в регистре ST1 устанавливается бит «Отсутствие данных». При обнаружении ошибки в поле идентификации или в поле данных устанавливаются соответствующие биты в регистрах ST1 и ST2. Команда «Чтение данных» прекращается по сигналу T/C (окончание счета).

Команда «Поиск» содержит 3 байта. В первом и во втором байтах этой команды также указывается соответственно код операции и номер МГ и накопителя, а в третьем байте - номер требуемого цилиндра. После завершения операции поиска требуемого цилиндра КНГМД формирует сигнал прерывания IRQ6.

Рассмотрим более подробно выполнение команды «Считать состояние накопителя». П выводит 2 байта: байт команды (04h), содержащий код операции, и байт модификатор (00h), выбирающий накопитель. В первой фазе приказа содержимое битов D7 и D6 регистра RS должно быть соответственно 10, т.е. регистр RI/O - КНГМД готов принять данные (пуст) и направление передачи данных из П в КНГМД. Перед выводом каждого байта П проверяет бит D7 RS на равенство его 1. Затем КНГМД выполняет вторую фазу: автоматически читает содержимое ST3 и переводит его в RI/O. В этот момент времени бит D7=0. В третьей фазе D7=D6=1, т.е. RI/O полон и направление передачи данных из КНГМД в П. П по этой информации определяет момент ввода содержимого RI/O в свой внутренний регистр.

304

11.8. Подключение КНГМД к шине

На рис. 11.13 показана структурная схема подключения КНГМД к системной шине.

Ф

Рис. 11.13. Структурная схема подключения КНГМД к системной

Структурная схема содержит приемопередатчик данных (ППД), дешифратор адреса и управляющих сигналов (ДшА и УС), КНГМД, СПК, ФАЧ, регистр управления (РУ), блок выбора накопителей (БВН), передатчики (ПЕР) и приемники (ПР). СПК выполняет управляемую задержку последовательных данных записи по сигналам КНГМД ранней, нормальной и поздней синхронизации (PS0, PS1). ФАЧ формирует сигналы «Окно данных» (DW), поступающие в КНГМД. Регистр РУ доступен по записи со стороны П и ему присвоен адрес 3F2h. Биты D0 и D1 РУ определяют номер накопителя, бит D2 используется для сброса КНГМД, бит D3 - разрешения прерывания, а биты D4-D7 необходимы для пуска моторов накопителей. БВН формирует сигналы выбора накопителей и пуска их моторов. Функционирование КНГМД заключается в следующем. Включается мотор выбранного НГМД и ожидается заданное число оборотов. Затем выполняется поиск нужной дорожки, который

306

Из структурной схемы видно, что СПК и ФАЧ встроены в БИС. Кроме того, схема содержит мощные передатчики (ПЕР) и приемники (ПР), реализованные на триггерах Шмитта. В схему дополнительно введены: генератор синхросигналов записи (ГСЗ), узел выбора скорости (УВС) и два синхронизатора на 9,6 и 16 МГц. Входы Х1 и Х2 необходимы для подключения кварцевых резонаторов, а вход DRV используетсядляпереключенияскоростиобменаданными.Входы LDOR и LDCR предназначеныдлявыборасоответственнорегистрауправленияирегистраскорости передачиданных.ВыходDNSELосуществляетуправлениескоростьюпередачиданных дляНГМД(300или500 Кбит/с). БИСWD37C65непосредственноподключается к системной шине интерфейса НГМД и требует незначительного добавочного оборудования: дешифратор адресов портов и кварцевых резонаторов.

11.10. Конструкция жесткого диска

Жесткий диск (ЖД) имеет герметичный металлический корпус, в котором находятся магнитные головки (МГ), приводы, диски и двигатель. На внешней печатной плате размещены аналоговые и цифровые компоненты, взаимодействующие с контроллером накопителя жесткого магнитного диска (КНЖМД) и формирующие сигналы для управления позиционированием МГ, вращения дисков, записи и чтения данных. КНЖМД может быть выполнен на отдельной плате, но может быть встроен в системную плату. Обычно устройство ЖД размещено отдельно от системной платы и использует КНЖМД на диске диаметром 3,5 дюйма (89 мм) или 5,25 дюйма (133 мм). Диск – круглая алюминиевая пластина с магнитным покрытием. Для нанесения магнитного слоя существует две технологии: напыление слоя кобальта или ферролакса (оксида железа) на поверхность диска. Оксидные диски используют чаще всего метод кодирования MFM, а диски с напылением – RLL. Диски с напылением (RLL) более надежны и имеют более высокую плотность записи.

На рис. 11.15 представлен общий вид дискового пакета.