Конструкция дисководов
Конструкция 3½″ дисковода гибких дисков.
Головки чтения/записи 3½″ дисковода гибких дисков.
Подключение
Для подключения дисковода имеются два разъема: один для электрического питания, а другой для передачи данных и сигналов управления. Эти разъемы в компьютерной промышленности стандартизованы: для подключения питания используется четырехконтактный линейный разъем Mate-N-Lock фирмы AMP большого и малого размеров, сигнальный — 34-контактные разъемы. В дисководах формата 5¼″ обычно используется большой разъем для питания, в то время как в большинстве дисководов формата 3½″ для питания используется разъем меньшего размера.
«Странность» сигнального кабеля заключается в том, что линии 10—16 разрезаны и переставлены (перекручены) между разъемами дисководов. Это перекручивание переставляет первое и второе положения перемычки выбора дисковода и сигналы включения двигателя, а следовательно, меняет на противоположные установки сигнала «DS» для дисковода, находящегося за перекручиванием. Соответственно все дисководы в компьютере с этим типом кабеля имеют перемычки, установленные одинаково, а настройка и установка дисководов (вместо первый и второй, они обозначаются в системе как A и B) упрощается. Как правило, материнская плата содержит интегрированный контроллер дисководов (равно как и отдельная плата контроллера, существовавшая в раннее), обеспечивающий установку пары дисководов.
При подключении кабелей необходимо учитывать их ориентацию, в случае если неправильно подключен сигнальный кабель, лампочка на лицевой панели дисковода будет светиться сразу после подачи питания. В случае же неправильной ориентации кабеля питания на электронную схему управления дисководом вместо 5 В подается питание 12 В, что гарантированно приводит к выходу её из строя. Учитывая, что стоимость ремонта штучной платы превышает оптовую стоимость самого дисковода, ремонт дисковода, как правило, экономически не целесообразен.
Электрическое подключение дисководов
Интерфейс для подключения 3½″ дисковода гибких дисков: малогабаритный разъём питания и разъём для подключения 34-контактного сигнального кабеля.
Кабели: слева питпания, справа — сигнальный.
„Странный“ сигнальный кабель со скруткой.
Колодки для подключения 5¼″ (слева на фото) и 3½″ (справа) дисководов различны. Для подключения на кабеле 3½″ дисковода к колодке для 5¼″ дисковода, мог быть использован специальный переходник.
Программирование контроллера
Контроллер гибких дисков, со стороны современного программирования, выглядит достаточно примитивно — регистры, имеющие байтовую организацию, сведены в блок из восьми последовательно расположенных ячеек (реально используется лишь часть из них).
Адрес |
Обозначение |
Чтение/Запись |
Назначение |
3F016 |
- |
- |
Не используется |
3F116 |
- |
- |
Не используется |
3F216 |
DOR |
Чтение/Запись |
Регистр цифрового вывода |
3F316 |
TSR |
Чтение/Запись |
Регистр привода ленточного накопителя |
3F416 |
MSR |
Чтение |
Основной регистр статуса |
3F416 |
DSR |
Запись |
Регистр выбора скорости передачи данных |
3F516 |
FIFO |
Чтение/Запись |
Регистр буфера данных |
3F616 |
- |
- |
Не используется |
3F716 |
DIR |
Чтение |
Регистр цифрового ввода |
3F716 |
CCR |
Запись |
Регистр управления конфигурацией |
Регистр цифрового вывода (Digital Output Register, DOR)
биты 0 и 1 (DS0 и DS1) — двоичное кодирование выбираемого дисковода (одного из четырёх),
бит 2 (nRES) — разрешение работы контроллера («1») / сброс контроллера («0»),
бит 3 (DMAE) — управление работой схемы регенерации сигналов прерывания и прямого доступа к памяти («0» — разрешено, «1» — запрещено),
бит 4 (ME0), 5 (ME1), 6 (ME2) и 7 (ME3), — управление мотором вращения диска дисковода 0, 1, 2 и 3 соответственно («1» — двигатель включен).
Регистр привода ленточного накопителя (Tape Drive Register, TDR)
Предназначен для обслуживания ленточного накопителя, поэтому использует свободные разряды (с третьего по восьмой), но не имеет единого стандарта.
Основной регистр статуса (Main Status Register, MSR)
Доступен только для записи. В «1» соответствующий бит устанавливается в случае следующего состояния:
бит 0 (D0B) — дисковод 0 находится в состоянии поиска,
бит 1 (D1B) — дисковод 1 находится в состоянии поиска,
бит 2 (D2B) — дисковод 2 находится в состоянии поиска,
бит 3 (D3B) — дисковод 3 находится в состоянии поиска,
бит 4 (CB) — контроллер занят выполнением команды,
бит 5 (NDMA) — выполняемая контроллером операция не использует ПДП (NonDMA),
бит 6 (DIO) — текущее направление передачи данных от процессора к контроллеру («0») или от контроллера к процессору («1»),
бит 7 (RQM) — регистр данных FIFO готов к обмену с процессором.
Регистр выбора скорости передачи данных (Data Rate Select Register, DSR)
биты 0 и 1 (DRATE) — кодируют скорость передачи данных:
Значение разрядов DRATE |
Скорость передачи данных |
||
Бит 1 |
Бит 0 |
Режим FM |
Режим MFM |
0 |
0 |
250 кб/с |
500 кб/с |
0 |
1 |
150 кб/с |
300 кб/с |
1 |
0 |
125 кб/с |
250 кб/с |
1 |
1 |
- |
1 Мб/с |
биты 2, 3 и 4 (PRECOMP) — кодируют параметр задержки предкомпенсации:
Значение разрядов PRECOMP |
Задержка предкомпенсации, нс |
||
Бит 4 |
Бит 3 |
Бит 2 |
|
0 |
0 |
0 |
«По умолчанию» |
0 |
0 |
1 |
41,67 |
0 |
1 |
0 |
83,34 |
0 |
1 |
1 |
125,00 |
1 |
0 |
0 |
166,67 |
1 |
0 |
1 |
208,33 |
1 |
1 |
0 |
250,00 |
1 |
1 |
1 |
0 (нет предкомпресии) |
бит 5 не используется, должен содержать «1»,
бит 6 (Power Down) — если «1», то контроллер переходит в режим пониженного электропитания, для выхода используется программный или аппаратный сброс,
бит 7 (S/W Reset) — установка в «1» этого разряда вызовет сброс контроллера. По окончанию операции сбрасывается автоматически.
Регистр буфера данных (DATA или FIFO)
Участвует во всех дисковых операциях чтения и записи. Ёмкость — 16 байт.
Регистр цифрового ввода (Digital Input Register)
Доступен только для считывания. Старший разряд (Disk CHange, DCH) отображает сигнал смены диска, остальные зарезервированные.
Регистр управления конфигурацией (Configuration Control Register, CCR)
Доступен только для записи. Два младших разряда дублируют функции регистра DSR в аспекте задачи скорости передачи данных, остальные разряды зарезервированные.
Сведения о состоянии контроллера хранятся в не имеющих собственных адресов, и поэтому недоступных, регистрах ST0—ST3.
Форматы
8″
Первые дисководы были предназначены для работы с дискетами диаметром 8″, которые вмещали 80, 256 или 800 КБ информации.
5¼″
Следующим массовым форматом стали дискеты диаметром 5¼″; распространение с ними получили и соответствующие дисководы.
В качестве устройства для постоянного хранения данных первого массового персонального компьютера — IBM PC выпущенного в 1981 году фирмой IBM, предполагалось использовать один или два накопителя на 5¼″ гибких дисках.
Высота дисковода для 5¼″ дискет равна 1 U, а ширина почти равна трём его высотам. Это иногда использовали производители корпусов компьютеров, где три устройства, помещённые в квадратную «корзину», могли быть вместе с ней переориентированы с горизонтального на вертикальное расположение.
3½″
Дисководы формата 3½″ высокой плотности (неформатированная ёмкость дискеты, определяемая плотностью записи и площадью носителя, составляет 2 Мб) впервые появились в компьютерах IBM PS/2 в 1987 году. Эти дисководы записывают 80 цилиндров с 18 секторами на дорожке, создавая в результате емкость 1,44 Мб, имеют скорость вращения 300 об/мин и записывают в 1,2 раза больше данных, чем дисководы формата 5¼″ на 1,2 Мб (скорость передачи данных в этих дисководах высокой плотности одинакова, и они совместимы с одними и теми же контроллерами высокой и низкой плотности). Для того, чтобы использовать максимальную для большинства стандартных контроллеров дисководов высокой и низкой плотности скорость передачи данных 500 000 бит/с, эти дисководы должны иметь скорость 300 об/мин. Если дисковод будет вращать дискету со скоростью 360 об/мин (как дисковод формата 5¼″) число секторов на дорожку должно быть уменьшено до 15, иначе контроллер не будет успевать обрабатывать сигналы.
Промышленный выпуск дисководов сверхвысокой ёмкости на 2,88 Мбайт Toshiba начала 1989 году. В 1991 году IBM официально приняла эти дисководы для установки в компьютерах PS/2, и практически все PS/2, выпущенные с тех пор, содержат эти дисководы как стандартное оборудование. Для работы с такими дисководами требуется установленная ОС MS-DOS версии 5.0 или старше.
Для правильной работы дисковода на 2,88 Мб необходимо обновление дискового контроллера, так как эти дисководы имеют ту же скорость вращения 300 об/мин, но записывают 36, а не 18 секторов на одной дорожке. В отличие от контроллеров дисководов предыдущих форматов, максимальная скорость передачи данных которых составляет 500 000 бит/с, для того что бы эти 36 секторов были считаны или записаны за то же время, которое требуется дисководу на 1,44 Мбайт для чтения и записи 18 секторов, от контроллера требуется гораздо более высокой скорости передачи данных, 1 000 000 бит/с.