Лабораторна робота 4. Підключення жорсткого диска, дисководу, cd-rom.
Ціль роботи: вивчити фізичний пристрій, а також як підключаються жорсткий диск, дисковод, CD-ROM.
Теоретичні відомості.
Накопичувачі на жорстких дисках (НЖМД)
Магнітний накопичувач виробляється із алюмінієвого сплаву або скляних пластин діаметром 3.5 або 2.5 товщиною 0.125 дюйма. На пластини методом напилювання наноситься кілька тонких шарів магнітних і немагнітних матеріалів, здатних намагнічуватися на малих ділянках поверхні. Пластини кріпляться на осі невеликого шпиндельного безшумного двигуна (Д), що обертається з постійною швидкістю (рис.). Через обмеження на розмір і вагу НЖМД, використовуваного в складі персонального комп'ютера, число пластин обмежене й у цей час не перевищує 12.
Рис. Схема НЖМД
Найбільш часте число пластин дорівнює від двох до чотирьох (головок від 4 до 8), а зовнішні диски іноді мають тільки по одній внутрішній робочій поверхні. Звичайно диски мають нижні й верхню робочі поверхні. До кожної робочої поверхні підводять одна головка читання/запису (Г1, ..., Гn). Головки виготовляються за тонкоплівчастою технологією і являють собою спеціальні напівпровідникові кристали з U-Образним зазором, зверненим до пластини. U-Образна форма використовується для створення піднімальної сили, що виникає за рахунок руху повітря при обертанні дисків. Головка ширяє над поверхнею із зазором, обчислювальним мікронами.
У цей час у накопичувачах більше 1 ГБ використовуються магніторезистивні головки (MR), які мають у складі тонкоплівчасту головку (TF) для запису й магніторезистивну для зчитування. TF являють собою мікрокотушки з декількох витків на друкованій мініатюрній платі. Усередині котушки розташовується сердечник зі сплаву нікелю й заліза з високою індукцією. Зазор у сердечнику шляхом напилювання заповнюється немагнітним алюмінієм і захищається від ушкоджень при контактах з диском. Щоб виключити псування пластин від влучення часток в область зазору між головкою й робочою поверхнею, диски розміщають у герметичному корпусі, заповненому інертним газом.
Легкість головки й малий зазор між диском і головкою (близько 15 нм) дозволяють намагнічувати доріжку вглиб поверхні диска, забезпечуючи надійність запису/зчитування й зберігання інформації. Друга частина головки MR являє собою головку зчитування, в основі якої використовується датчик-резистор, що міняє свій опір залежно від величини магнітного поля. Через резистор протікає постійний вимірювальний струм, що змінюється від напруженості магнітного поля в моменти tсз при русі уздовж доріжки. Для зменшення перешкод від сусідніх доріжок, резистор піднімають над доріжкою. Установка головок на задану i-ю доріжку (циліндр діаметром di для всіх пластин) виконується котушкою-соленоїдом (ДО), що переміщає приводну ручку (Р), як показано на малюнку.
Для переміщення головок на необхідну доріжку в автоматичну систему, що стежить (СУ) подається сигнал Ei, що рівняється із сигналом, що надходить зі спеціальної головки (Гс) або контакту змінного опору R. При наявності різниці в порівнюваних сигналах СУ переміщає шток (Ш) соленоїда убік необхідного діаметра di. При відключенні живлення вінчестер автоматично паркується пружиною (П) переміщаючи головки у внутрішню область диска, як правило, на останню доріжку. Число доріжок визначається типом накопичувача й для жорстких дисків їхнє число становить кілька тисяч. Малий зазор між головкою й поверхнею диска дозволяє досягти високої радіальної й лінійної щільності запису (100 Гбіт/кв.дюйм) і збільшити ємність НЖМД до декількох десятків і навіть сотень ГБ.
Основними параметрами вінчестера є ємність (Е), швидкість обміну (Vпр) і час доступу до даних (tср). Ємність будь-якого накопичувача прямо пропорційна величині форм - фактора (розміру). Форм - фактор указує на перетин відсіку для НЖМД. Якщо він дорівнює 3.5 1, то це відповідає відсіку 4 1 6 дюймів, використовуваному для одного 3.5 вінчестера. Чим більше розміри дисків і їхнє число в пакеті, тим більше ємність. Однак зі збільшенням діаметра пластин на різних доріжках істотно змінюється швидкість руху диска щодо головок, збільшується час переміщення головок із внутрішньої доріжки на зовнішню й середній час доступу. Ці параметри обмежують виготовлення дисків більших розмірів, чим 3,5. Тому збільшення ємності диска постійно відбувається за рахунок збільшення TPI, BPI і способів кодування - декодування інформації. До того ж, збільшення щільності запису дозволяє збільшити швидкість зчитування даних при тій же швидкості обертання диска.
Швидкість обміну характеризується двома параметрами: швидкістю передачі між НЖМД і ОЗУ й швидкодією передачі між буфером вінчестера й поверхневого диска Vд. Швидкість передачі (transfer rate) між НЖМД і ОЗУ виміряється величиною Vпр (Мб/с) як відношення величини масиву, що пересилається, до часу, витраченому на його пересилання. Вона визначається, в основному, типом інтерфейсу.
Більшість накопичувачів на жорстких дисках відомих виробників мають приблизно однакову продуктивність і практично не розрізняються за вартістю і якістю. Найпоширенішим є інтерфейс PATA (IDE). При установці одного або двох жорстких дисків перевагу віддають саме йому, тому що він забезпечує найбільшу продуктивність. Що стосується SCSI, те цей інтерфейс краще використовувати при роботі більш ніж із двома жорсткими дисками або із багатозадачними операційними системами. Пристрої з інтерфейсом SCSI більш «інтелектуальні»; вони можуть брати на себе частину роботи процесора по виконанню операцій вводу-виводу. Інтерфейс SCSI є більше універсальним у порівнянні з ATA - він дозволяє підключати від 7 до 15 різних пристроїв, у число яких входять сканери, накопичувачі на магнітній стрічці, оптичні дисководи, жорсткі диски й накопичувачі зі змінними носіями.
У сучасних системах на зміну стандартному паралельному ATA приходить послідовний інтерфейс Serial ATA (SATA), який є послідовним інтерфейсом, дозволяє на відміну від IDE під’єднати до 1 шлейфу лише 1 накопичувач, підтримує режим гарячої заміни HotSwap. Швидкість передачі даних для SATA 1.0 дорівнює 150 Мб/с, а для SATA 2.0 – 300 Мб/с. Роз’єм для підключення накопичувача (як й інтерфейсний кабель) складається з 4 провідників, а роз’єм для живлення пристрою вже з ________ контактів, причому деякі з них довщі за інші задля забезпечення режиму HotSwap.
Накопичувач CD-ROM/CD-R/RW/DVD або DVD±R/RW/RAM
У наші дні накопичувач CD/DVD є невід'ємним елементом комп'ютера, тому що більша частина програмного забезпечення зараз поширюється на компакт-дисках, особливо програми мультимедіа. Крім того, практично усі сучасні системи вже давно мають можливість завантаження з накопичувача CD-ROM, що дозволяє встановлювати операційні системи та запускати діагностичне програмне забезпечення без використання накопичувача на гнучких магнітних дисках. Однак це зовсім не означає, що варто списувати з рахунків накопичувач на гнучких магнітних дисках – дисковід для магнітних дисків ємністю 1,44 Мбайт міститься у 95 % сучасних систем. Він може мати інтерфейс IDE ATA66 або SATA.
Встановлення пристроїв.
Для того, щоб установити жорсткий диск, дисковід або оптичний накопичувач, виконайте ряд дій.
1. Вимкніть живлення системного блока, від’єднайте кабель живлення та відкрийте системний блок.
2. Зніміть направляючі з накопичувача (якщо вони встановлені), або, навпаки, встановіть, якщо накопичувач повинен закріплюватись за допомогою так званого «безгвинтового» з’єднання.
3. Помістіть накопичувач у відповідний відсік корпуса. Перед цим не забудьте встановити в потрібне положення всі перемички й перемикачі на накопичувачі.
4. Тепер прикрутіть гвинтами накопичувач до корпуса (якщо це не безгвинтове з’єднання).
5. Підключіть інтерфейсний кабель і кабель живлення до накопичувача.
Вони підключаються плоским IDE-кабелем до розташованого на платі 40-контактного гнізда головного й підлеглого IDE-контролерів (або SATA). Жорсткий диск, як правило, підключається до головного контролера, а CD-ROM або інший накопичувач - до підлеглого. Якщо ви підключаєте SATA-накопичувач і він має роз’єми живлення 2 типів (15-контактний SATA і 4-контактний MOLEX, як на інших накопичувачах), то слід під’єднувати тільки 1 з них, причому перевага надається роз’єму SATA, а у випадку неможливості його застосування (немає перехідника, тощо) можна використовувати MOLEX.
Перевірте правильність та надійність всіх з’єднань та закрийте системний блок і під’єднайте кабель живлення.
Вказівки до виконання роботи:
1. Вивчити пристрій жорсткого диску. Намалювати пристрій та визначити його характеристики.
2. Вивчити пристрій CD-ROM. Намалювати пристрій.
3. Вивчити установку накопичувачів.