7. Накопичувачі на гнучких дисках (fdd)

   1. Компоненти дисководу

Всі дисководи для гнучких дисків, незалежно від їхнього типу, складаються з декількох основних частин:

• Головки читання/запису

Дисковід, як правило, має дві головки для читання й запису даних, тобто є двостороннім. Для кожної сторони диска призначено по одній головці; обидві головки використаються для читання й запису на відповідних поверхнях диска. Колись у персональних комп'ютерах встановлювалися однобічні дисководи (наприклад, у перших комп'ютерах), але сьогодні вони вийшли із вжитку.

Головки приводяться в рух пристроєм, що називається приводом головок. Вони можуть переміщатися по прямої лінії й встановлюватися над різними доріжками. Головки рухаються по дотичній до доріжок, які вони записують на диск. Оскільки верхня й нижня головки монтуються на одному тримачі (або механізмі), вони рухаються одночасно й не можуть переміщатися незалежно один від одного. Головки являють собою електромагнітні котушки із сердечниками з м'якого сплаву заліза. Кожна головка є складним пристроєм, у якому головка читання/запису розташована між двома стираючими головками в одному фізичному пристрої.

Метод запису називається тунельним підчищенням. При нанесенні доріжок додаткові головки стирають зовнішні границі, акуратно підрівнюючи їх на диску. Ці головки стежать, щоб дані знаходились тільки в межах певного вузького "тунелю" на кожній доріжці. Це перешкоджає перекручуванню сигналу однієї доріжки сигналами із сусідніх доріжок. Якщо сигнал "з'їде" убік, то можуть виникнути проблеми. Додаткове вирівнювання доріжок виключає таку можливість. Позиціонування — це розташування головок щодо доріжок, які використовуються ними для читання й запису.

Головки укомплектовані пружинами й притискаються до диска під невеликим тиском. Це означає, що вони перебувають у безпосередньому контакті з поверхнею диска під час читання й запису. Оскільки дисководи для гнучких дисків у персональних комп'ютерах мають швидкість обертання всього 300 або 360 об/хв, цей тиск не викликає особливих проблем, пов'язаних з тертям. Новіші диски покриваються спеціальними сполуками для зменшення тертя й підвищення ковзання. У результаті контакту між головками й диском на головках поступово утвориться наліт оксидного матеріалу диска. Цей шар повинен періодично зчищатися з головок під час профілактичного ремонту або звичайного обслуговування.

Для того щоб інформація була зчитана й записана правильно, головки повинні перебувати в безпосередньому контакті із записуючим середовищем. Дуже маленькі частки оксиду, що відпав, бруд, пил, дим і відбитки пальців можуть викликати проблеми при читанні й записі даних. Дослідження виробників дисків і драйверів показали, що зазор величиною 0,000032 дюйма між головками й записуючим середовищем може викликати помилки читання /запису.

• Привід головок

Це пристрій з механічним двигуном, що змушує головки переміщуватися поверхнею диска. У таких пристроях звичайно використається кроковий двигун, що здійснює переміщення у двох напрямках з певним приростом, або кроком. Вісь цього двигуна повертається на точно визначений кут і зупиняється. Кроковий двигун виконує переміщення між фіксованими обмежувачами і повинен зупинятися при певному положенні обмежувача. Кожен крок переміщення визначає доріжку на диску. Двигуном керує контролер диска, за допомогою якого він може встановлюватися відповідно до будь-якого відносного збільшення в межах границь його переміщення. Наприклад, для позиціонування головок на доріжці 25 двигун повинен отримати команду перейти на позицію 25 крокового стопора з нульового циліндра.

Рис.5 Стандартний дисковід

Звичайно кроковий двигун з'єднаний із тримачем головок згорнутою в спіраль сталевою стрічкою. Стрічка намотується на вісь крокового двигуна, що робить обертовий рух поступальним. У деяких дисководах замість стрічки використовується черв'ячна передача. У пристроях цього типу головки монтуються на черв'ячній передачі, що приводиться в рух безпосередньо валом крокового двигуна. Оскільки цей пристрій більш компактний, привод із черв'ячною передачею встановлюється на мініатюрних дисководах на 3,5 дюйми. Кроковий двигун повертається з одного крайнього положення в інше приблизно за 0,2 с (200 мс). У середньому половина ходу двигуна займає 100 мс, а одна третина ходу - 66 мс.

Час половини й третини ходу пристрою привода головок часто використається для визначення середнього часу доступу до дисководу, тобто середнього часу переміщення головок з однієї доріжки на іншу.

• Двигун привода диска

Цей двигун обертає диск. Швидкість обертання становить 300 або 360 об/хв, залежно від типу дисководу. Тільки дисковід для гнучких дисків діаметром 5,25 дюйма високої щільності (HD) має швидкість обертання 360 об/хв, всі інші дисководи, включаючи дисководи гнучких дисків діаметром 5,25 дюйма подвійної щільності (DD), 3,5 дюйми DD, 3,5 дюйми HD й 3,5 дюйми надвисокої щільності (ED), обертаються зі швидкістю 300 об/хв. У старих дисководах двигун обертав вісь диска за допомогою пасової передачі, але у всіх сучасних дисководах використається система прямого приводу. Старі дисководи з пасовою передачею мали більший обертаючий момент для повороту диска завдяки посилюючому множнику пасової передачі. У більшості сучасних систем із прямим приводом використається автоматична компенсація обертаючого моменту, що встановлює швидкість обертання диска на фіксовану величину 300 або 360 об/хв і створює надлишковий обертаючий момент для дисків або зменшує обертаючий момент для змінних дисків. Цей тип дисководу не вимагає настроювання швидкості обертання.

• Контролер

У перших моделях комп'ютерів накопичувачі на гнучких дисках підключалися до плати розширення, встановленої в роз’ємах ISA системної плати. Пізніше ці плати були вдосконалені: крім підтримки накопичувача на гнучких дисках, була додана підтримка послідовного й паралельного портів, інтерфейсу IDE/ATA. У наш час всі ці пристрої інтегровані в системну плату. Поза залежністю від типу (зовнішній або інтегрований) контролер використовує наступні ресурси:

1) запит на переривання - 6;

2) канал DMA - 2;

3) діапазон вводу-виводу - 3F2-3F5. - Ці ресурси стандартизовані й змінювати їх не можна.

Практично всі контролери підтримують швидкість передачі даних 1 Мбіт/с, і ця швидкість підтримується всіма сучасними накопичувачами на гнучких дисках. Контролер зі швидкістю передачі даних 500 Кбіт/с підтримує всі накопичувачі на гнучких дисках, за винятком 2,88 Мбайт.