|
|
|
|
 |
| Stacja dysków |
Budowa i funkcjonowanie napędu FDD
Stacja dysków (ang. Floppy Disk Drive - FDD) służy do odczytu i zapisu dyskietek przez komputer. Dyskietki są nośnikami pamięci trwałej - magnetycznej. Oznacza to, że po wyłączeniu zasilania informacje zapisane na dyskietkach nie zostaną skasowane. W odróżnieniu jednak od pamięci typu ROM zawartość dyskietki może być zmieniana. Jeżeli komputer nasz nie jest podłączony do sieci komputerowej, to dzięki dyskietkom (lub płytkom CD-ROM) mamy możliwość wymiany oprogramowania z innym użytkownikiem oraz instalację programu zakupionego w sklepie .
a) mechanizm działania napędu
Mechanizm stacji dysków 3.5'' ilustruje rysunek. Silnik krokowy poprzez przekładnię ślimakową napędza karetkę z głowicami zapisu/odczytu. Włożenie dyskietki do kieszeni powoduje przesunięcie się dźwigni, która przemieszcza metalową przesłonę i odsłania dostęp głowicy do powierzchni magnetycznej. Naciśnięcie przycisku wysuwu dyskietki powoduje zwolnienie blokady dźwigni i za pomocą sprężyny wypchnięcie dyskietki z kieszeni.
Aby dokonać wymiany dyskietki, należy otworzyć kieszeń pamięci dyskowej, wyjąć dyskietkę i włożyć nową. Fakt ten jest rejestrowany sygnałem pojawiającym się na 34 linii interfejsu FDD, o nazwie Change Disk (pochodzącym od mikroprzełącznika "zmiana dyskietki"). W starszych stacjach dysków linią 34 sygnalizowana była gotowość stacji dysków (Ready). W związku z faktem niejednoznacznego przeznaczenia linii 34 interfejsu FDD, powstało wiele nieporozumień przy montażu pamięci dyskowych, zwłaszcza przez niedoświadczonych użytkowników.
b) sterowanie mechanizmem napędu
Sterowanie mechanizmem zawiera układy: pozycjonowania głowic, zapisu i odczytu danych, układ stabilizacji prędkości obrotowej silnika napędu dysku oraz układy formatowania impulsów z czujników fotoelektrycznych. Napęd dysku łączony jest z pakietem FDC liniami interfejsu o maksymalnej długości 2m. Każda linia posiada nadajnik (np. 7438) oraz odbiornik interfejsu (np. 74132). Poziomy napięć na liniach interfejsu odpowiadają poziomom TTL. Rysunek ilustruje schemat blokowy układu sterowania mechanizmem. Znaczenie sygnałów na poszczególnych liniach interfejsu FDD jest następujące:
DRIVE SELECT 0, 1, 2, 3 - wybór mechanizmu nr 0, 1, 2, 3 (cztery linie)
MOTOR ON - włącz silnik
DIRECTION SEL - wybór kierunku przesuwu głowic
STEP - krok (impuls przesuwający głowicę o jedną ścieżkę)
SIDE SEL. - wybór głowicy
WRITE GATE - zapis
WRITE DATA - dane zapisywane
DISK CHANGE/READY - zmiana dysku/gotowość mechanizmu
HEAD LOAD - docisk głowicy do dyskietki
WRITE PROTECT - zapis wzbroniony
TRACK 0 - głowica na ścieżce zerowej
INDEX - impuls indeksowy (początek ścieżki)
READ DATA - dane odczytane
Linia MOTOR ON powoduje włączenie silnika napędu dysku, który uzyskuje nominalną prędkość obrotową po 0,5 sekundy. Wtedy mechanizm uaktywnia linię READY. Pozycjonowanie odbywa się w następujących etapach:
· powrót do ścieżki zerowej wykonuje się impulsami STEP, przy niskim poziomie DIRECTION SEL., aż do uzyskania sygnału TRACK 0, który powstaje po ziloczynowaniu impulsu z czujnika ścieżki zerowej z jedną z faz silnika krokowego, w celu precyzyjnego ustawienia głowicy na ścieżce zerowej.
· poszukiwanie właściwej ścieżki należy rozpocząć od ustawienia sygnału DIRECTION SEL., następnie linią STEP podać tyle impulsów, ile wynosi różnica pomiędzy numerem ścieżki żądanej a numerem ścieżki aktualnej.
Operację zapisu i odczytu można rozpocząć po 15ms od ostatniego impulsu STEP (jest to czas przeznaczony na uspokojenie drgań pozycjonera). Operacja zapisu jest możliwa przy wysokim poziomie sygnału WRITE GATE oraz niskim poziomie sygnału WRITE PROTECT. Sygnał SIDE SEL. wybiera jedną z dwóch stron dysku. Nie powinien on zmieniać swojej wartości podczas operacji zapisu lub odczytu. Układ pozycjonowania steruje silnikiem krokowym, ustawiając głowice na wybranej ścieżce. W najprostszych rozwiązaniach układowych zawiera on z reguły czterobitowy rejestr przesuwny, którego zadaniem jest włączenie kolejnych faz silnika.
Sygnały DIR SEL i STEP ustawiają tryb pracy rejestru (przesuw w prawo lub lewo). Każdy impuls STEP powoduje przemieszczanie "1" w rejestrze przesuwnym, włączając kolejne fazy silnika krokowego (1 krok to obrót wirnika o 1,8 stopnia lub 3,6 stopnia). Po włączeniu zasilania, zespół głowic jest automatycznie przemieszczany na odległość kilku ścieżek, a następnie wycofywany na ścieżkę zerową (TRACK 00). Sygnał TRACK 00 pojawia się wtedy, gdy:
· fototranzystor w czujniku TRACK 00 jest mechanicznie przesłonięty
· fazy C i D silnika krokowego są wzbudzone
Po automatycznym ustawieniu na ścieżce 00, impulsy STEP będą przemieszczać zespół głowic mechanizmu wybranego linią SELECT, w kierunku określonym sygnałem DIRECTION SEL. W rezultacie działania tych dwóch sygnałów, na wyjściach PHASE A, B, C, D pojawiają się napięcia sterujące silnikiem krokowym, zgodnie z poniższą tabelą:
Fazy: ABCD Krok
11000110001110011100 -1234 Każdy impuls STEP powoduje 1 obrót silnika krokowego o 1,8 stopnia (3,6 stopnia) zapewniając tym samym przesuw głowicy o 0,264 mm dla dyskietek 80-ścieżkowych i 0,529 mm dla dyskietek 40-ścieżkowych
W starszych typach stacji dysków sygnał READY generowany był wtedy, gdy prędkość obrotowa dysku osiągnęła wartość 300 (360) obr/min. Sygnał ten pochodził z detektora impulsów początku ścieżki. W nowszych stacjach dysków sygnał ten używany jest do informowania systemu o zmianie dysku w napędzie (DISK CHANGE).
Obecnie wiele firm produkuje układy scalone spełniające wszystkie funkcje sterujące mechanizmami pamięci dyskowych. Układy te sterują zapisem i odczytem informacji, silnikiem krokowym, kontrolują stan czujników: ochrony zapisu, ścieżki zerowej i początku ścieżki.
Uwagi o instalacji stacji dysków
Stacja dysków elastycznych łączona jest ze sterownikiem FDC za pomocą 34-żyłowego kabla sygnałów kontrolnych i danych. Drugi - 4-żyłowy kabel zasilania łączy stację dysków z zasilaczem. Przyporządkowanie sygnałów kolejnym stykom złącza jest następujące:
Styk Opis Styk Opis
2 Zarezerwowany 20 Krok
4 Opuszczenie głowicy 22 Dane zapisywane
6 Wybór stacji nr 3 24 Bramka zapisu
8 Index 26 Ścieżka zerowa
10 Wybór stacji nr 0 28 Blokada zapisu
12 Wybór stacji nr 1 30 Dane odczytane
14 Wybór stacji nr 2 32 Wybór strony
16 Włączenie silnika 34 Zmiana dysku/Gotowość
18 Wybór kierunku
Wszystkie styki o numerach nieparzystych są zwarte do masy. Poziomem aktywnym wszystkich sygnałów jest poziom niski.
Podczas instalacji stacji dysków w systemie, należy ustawić pewne parametry konfiguracyjne. Każda stacja posiada zespół zworek służący do ustawienia numeru instalowanego dysku DS1..DS4, oraz zespół rezystorów tłumiących odbicia w linii. Przy montażu dwóch stacji dysków należy na pierwszej ustawić zworkę w położeniu DS0 (wybór stacji nr 0), a na drugiej DS1 (wybór stacji nr 1). Wprawdzie interfejs FDD posiada cztery linie wyboru mechanizmów, jednak sterowniki FDC mogą obsłużyć z reguły dwa mechanizmy. Oba dyski łączone są specjalnym kablem 34-żyłowym z kontrolerem FDC w konfiguracji łańcuchowej (ang. Daisy Chain). Konfiguracja łańcuchowa polega na podłączeniu obu dysków do tego samego kabla 34-żyłowego. Na dysku ostatnim (w łańcuchu połączeniowym)należy zainstalować rezystory tłumiące (ang. Terminatory). Rezystory te umieszczone bywają w dwurzędowej obudowie typu DIP lub w jednorzędowej typu SIP i należy je usunąć z wszystkich stacji włączonych do systemu poza ostatnią. Czasami rezystory montowane są na stałe w stacji dysków i można je blokować poprzez ustawienie odpowiedniej zworki. Często stosuje się też technikę obciążenia rozłożonego (ang. Distributed Termination) polegającą na tym, że każdy dysk wnosi część obciążenia i w trakcie instalacji dysku nie należy się martwić dopasowaniem magistrali. Niektóre kable interfejsu FDD posiadają kilka przewodów skręconych (linie wyboru dysku i włączenia silnika) co umożliwia ustawienie zworek DS w tej samej pozycji na obu dyskach.
Styk 34 interfejsu FDD w systemach AT jest używany do sygnalizacji zmiany dysku. Poziom wysoki sygnału "zmiana dysku" pojawia się w chwili gdy drzwi stacji zostają otwarte. Po włożeniu nowego dysku i po uruchomieniu głowic, sygnał zmienia wartość na "0". Wykorzystanie tego sygnału powoduje zwiększenie szybkości pracy FDD, bowiem system komputerowy przechowuje tablicę FAT w pamięci RAM i każda kolejna operacja dostępu jest wykonywana znacznie szybciej, gdyż tablica ta nie musi być ponownie odczytywana, jeśli system wie, że dyskietka nie była zmieniana. Niektóre stacje dysków elastycznych (zwłaszcza starszego typu) używają styku 34 do przesyłania sygnału "gotowości" i jeśli taka stacja używana jest w systemie AT, należy odłączyć styk 34 lub przestawić zworkę "zmiana dyskietki/gotowość" w położenie "zmiana dyskietki".
c) Zabezpieczanie przed zapisem.
Podobnie jak kasety magnetofonowe czy magnetowidowe dyskietki można zabezpieczyć przed zapisem. W dyskietkach 3.5-calowych przesuwamy kwadracik z tyłu dyskietki aż do uzyskania prześwitu. W dyskietkach 5.25-calowych zaklejamy w tym celu wycięcie u góry dyskietki.
Sposób zapisu na dyskietkach jest inny niż na płytach gramofonowych (zapis w postaci spirali) lecz taki sam jak na płytach kompaktowych. Informacje przechowywane są w koncentrycznych okręgach zwanych ścieżkami (ang. track ). Oprócz tego wszystkie ścieżki podzielone są na sektory (ang. sector ). I tak na dyskietce 3.5-calowej MF2HD znajduje się 18 sektorów i 80 ścieżek podczas gdy na MF2DD jest 9 sektorów i 80 ścieżek.
Wycinek ścieżki znajdujący się w jednym sektorze ma pojemność 512 bajtów (znaków) i jest najmniejszą jednostką jaka może być zapisana i odczytana z dyskietki. Dlatego też jeśli stworzymy plik o rozmiarze kilkunastu bajtów i tak zajmie on na dyskietce 512 bajtów.
Proces tworzenia sektorów i ścieżek na dyskietce nazywa się formatowaniem. W zależności jednak od systemu, z którym pracujemy proces ten uruchamiany jest w różny sposób.
|
|
|
|
