Книга: Компютърни науки: Хардуер на персонални компютри

Препоръчва се за обучение по дисциплината "Информатика". За студенти, докторанти, преподаватели и всички, които се интересуват от съвременни информационни технологии.

Книга: Компютърни науки: Хардуер на персонални компютри

6.7.1. Устройства за съхранение на информация на флопи дискове

Като устройства за съхранение на информация се използват външни запаметяващи устройства, които се реализират под формата на подходящи технически средства за съхраняване на информация. Всички устройства, използвани в персонален компютър, са унифицирани по дизайн. Техните стандартни размери са стандартизирани: ширината и височината на устройствата са най-строго зададени, дълбочината е ограничена само от максимално допустимата стойност. Такава стандартизация е необходима за унифициране на структурните отделения на корпусите на персонални компютри. Нека разгледаме всеки от тези носители на свой ред.

Устройствата за съхранение на информация на флопи дискове (NGMD) са външни устройства за съхранение и са предназначени за дългосрочно съхранение на относително малки количества информация. NGMD се отнася до памет с директен (произволен) достъп до данни, съхранявани на магнитен диск. В структурно отношение флопи дискът се състои от устройство(Floppy Disk Drive - FDD)и магнитен носител за съхранение (флопи диск, наричан още флопи диск). NGMD се разделят на вътрешни, инсталирани в системния блок на компютъра и външни (преносими) по отношение на системния блок. Външните флопи устройства се използват главно за преносими компютри и се различават само по дизайн. Принципът на тяхното действие не се различава от вътрешния NGMD. Външните твърди дискове се свързват към компютъра по същия начин като външните твърди дискове.

Съвременните дискови устройства са предназначени за записи четене на информация от дискети с размер 3,5" (89 mm) и с обявен обем на неформатиран флопи диск 1,44 MB. Флопидисковото устройство е свързано към системната шина на компютъра чрез съответния контролер.

Записването и четенето на информация в НГМД се осъществява по електромагнитен метод. Този метод се основава на взаимодействието на магнитен носител на информация (дискета) и магнитни глави - миниатюрни електромагнити, разположени близо до повърхността на движещ се магнитен носител с малка празнина при безконтактен метод за писане и четене на информация или без празнина при контактен метод. Магнитните глави са част от задвижването. В процеса на записване на информация към магнитните глави на задвижването пристигат последователности от електрически импулси (съответстващи на последователност от логически единици и нули), които създават магнитно поле в главите. В резултат на това възниква последователно намагнитване (логическа единица) или ненамагнитване (логическа нула) на участъците от повърхността на диска. При четене на информация магнетизираните участъци от носителя предизвикват импулси на електрически ток в магнитните глави на устройството (феноменът на електромагнитната индукция), които се предават през контролера на устройството към системната магистрала и след това към паметта с произволен достъп на компютъра.

Структурно задвижването се състои от голям брой механични и електронни компоненти и включва следните възли и блокове:

• електрически мотор, който се включва автоматично при поставяне на флопи диск в устройството. Моторът осигурява постоянна скорост на въртене на диска от 300 об/мин;

• стъпкови двигатели, предназначени да движат и позиционират магнитни глави;

• магнитни глави. Обикновено те са две, тъй като дискетите са двустранни и една главапредназначени за горната, а другата за долната повърхност на флопи диска;

• електронен блок, който осигурява преобразуване, координиране и предаване на електрически сигнали.

Като носител за съхранение в NGMD се използва дискета. Флопи дисковете могат да се използват за съхраняване на данни или за прехвърляне на данни от един компютър на друг. Флопи дискът е структурна единица, чийто основен елемент е кръгъл полимерен диск. Дискът е покрит от двете страни с магнитен материал (магнитен оксид) с висока остатъчна магнетизация. Дискът е поставен в пластмасова опаковка, от вътрешната страна на която е нанесено почистващо покритие. Пакетът има радиални слотове от двете страни, през които магнитните глави на устройството имат достъп до диска. Тези радиални слотове в неработещо състояние на флопито се затварят със специално метално резе, което се движи назад, когато флопи дискът се постави в устройството. Когато се инсталира във флопи устройство, флопи дискът автоматично се фиксира в него, след което се върти до скорост от 300 rpm. По-късно, ако дискетата не бъде извадена от дисковото устройство, дискетата се върти само при достъп до нея, както се вижда от светещия индикатор на предния панел на дисковото устройство. За да извадите дискета, на дисковото устройство има специален бутон, който при натискане изважда дискетата. Флопи дискът има специален превключвател с ключалка, който разрешава или забранява записването на дискетата. Записването на дискета е забранено, ако дупката е затворена, и разрешено, ако е отворена. Освен това дискетите са маркирани с етикет, който включва производителя, формата на запис и т.н. Например, ако дискетата е обозначена с 2HD IBM FORMAT, това означава, че записът е направен от двете страни на дискетата с висока плътност на запис(2HD - Double Sided/HighDensity)и дискетата е форматирана от производителя споредIBM формата.

За да записвате данни и да четете от флопи диск, флопи дискът трябва да бъде предварително форматиран, тоест трябва да се създаде физическа и логическа структура върху магнитния диск на флопи диска.

Формирането на физическата структура на магнитен диск се състои в създаване на концентрични магнитни следи (писти) върху диска, които от своя страна са разделени на сектори. За да направите това, в процеса на форматиране на диск, магнитните глави на устройството записват служебна информация (информационни знаци) за песни и сектори на определени места на магнитния диск. Форматирането на диска може да се извърши с помощта на специални компютърни програми.Windows XPима програма, която ви позволява да форматирате магнитния диск на флопи диск. За да направите това, отворете папката "Моят компютър", преместете курсора на мишката в секцията с устройства с преносими носители и след това до диска 3,5 "(A:). Използвайте десния бутон на мишката, за да отворите контекстното меню и щракнете с левия бутон на мишката, за да активирате командата "Форматиране". Диалоговият прозорец "Форматиране на диск 3.5 (A:)" ще се появи на екрана на монитора на компютъра, показан на фиг. 6.5.

Ориз. 6.5. Диалогов прозорец Форматиране на устройство 3.5 (A:).

С помощта на този прозорец можете да зададете опции за форматиране: капацитет на диска, файлова система, размер на клъстера, етикет на тома, както и методи за форматиране (стандартните опции за форматиране са зададени по подразбиране). След това, като щракнете върху бутона "Старт", те преминават към процеса на форматиране. Има два основни начина за форматиране на дискети: пълен формат и бърз формат. Пълното форматиране (по подразбиране) включва физическо и логическо форматиране. С физическипри форматиране се проверява качеството на магнитното покритие на диска и се маркира на писти и сектори. Логическото форматиране създава директория и таблица за разпределение на файлове. Трябва обаче да запомните, че ако напълно форматирате диск, данните, съхранени на него, ще бъдат безвъзвратно загубени. Бърз формат (трябва да бъде настроен на квадратчето за отметка „Бързо (Почистване на съдържанието)“) почиства директорията и таблицата за разпределение на файлове. В същото време самите данни се запазват и с помощта на специални компютърни програми може да се възстанови каталогът и таблицата за разпределение на файлове.

След стандартно форматиране, параметрите на 3,5" дискетата ще бъдат както следва:

• брой писти от едната страна - 80;

• брой партии - 2;

• брой сектори на писта – 18;

• информационен обем на един сектор – 512 байта.

На фиг. 6.6 показва условната повърхност на магнитния диск след форматиране.

Ориз. 6.6. Условна повърхност на магнитен диск след форматиране

След форматиране на магнитен диск, на него могат да се записват данни. Данните се записват на писти, представляващи набор от концентрични пръстени. Всяка писта е със същата ширина като магнитната глава. На повърхността на диска със стандартно форматиране на диска са поставени 80 песни. Съседните песни на диска са разделени от празнини (интервали). Това значително намалява появата на грешки, причинени от неправилна позиция на главата или проста намеса на магнитни полета. Всяка песен запазва същия брой битове, когато се записва. Следователно, плътността на записа в битове на единица дължина се увеличава от външната към вътрешната писта. Данните се записват на диска и се четат от него на блокове.Информационният обем на един блок е по-малък от информационния обем на една песен. Съответно данните се съхраняват в области с информационен обем, равен на информационния обем на блок, които се наричат сектори. На една песен със стандартно форматиране има 18 сектора с фиксиран размер, равен на 512 байта. За да се избегнат грешки, съседните сектори на пистата също са разделени с празнини (интервали).

Таблица 6.7

По този начин логическата структура на флопи диска, създадена от файловата система, разпределя определен брой сектори за изпълнение на сервизни функции, поставяне на файлове и директории на флопи диск.

Изброяваме основните характеристики на NGMD:

• обем на паметта (деклариран информационен капацитет) 1.44 MB;